KR20190143523A

KR20190143523A - 원뿔형 가변 노즐

Info

Publication number: KR20190143523A
Application number: KR1020180065977A
Authority: KR
Inventors: 진천덕
Original assignee: 주식회사 휴로
Priority date: 2018-06-08
Filing date: 2018-06-08
Publication date: 2019-12-31
Also published as: KR102133918B1

Abstract

본 발명은 3D입체물 제조 장치의 노즐에 관한 것으로, 복수의 노즐블레이드가 원형으로 배치되어 하나의 사출구를 갖는 노즐을 형성하는 노즐유닛; 상기 노즐유닛의 하부에 구비되고, 상기 노즐블레이드에 형성된 중심홀에 각각 대응하여 관통되는 복수의 회전핀이 구비되어 상기 노즐블레이드를 지지함과 동시에 회전하도록 하는 지지판; 상기 노즐유닛의 상부에 구비되고, 상기 노즐블레이드에 형성된 제어핀에 각각 대응하여 관통되는 복수의 제어홀이 구비되어 상기 노즐블레이드의 회전 각도를 조절하는 조절노브; 및 상기 노즐유닛, 지지판 및 조절노브의 이탈을 방지하기 위하여 상기 노즐유닛, 지지판 및 조절노브가 사이에 구비되도록 결합되는 제1고정부와 제2고정부로 된 고정유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 원뿔형 가변 노즐을 제공함으로써, 노즐을 이루는 노즐블레이드를 모듈화하여 원형으로 겹치도록 배치하고, 회전수단에 의해 양방향으로 회전하는 조절노브를 통해 노즐의 사출구 구경이 가변 되어 3D입체물을 제조함에 있어 정밀도를 조절할 수 있는 원뿔형 가변 노즐에 관한 것이다.

Description

원뿔형 가변 노즐{Conical variable nozzle}

본 발명은 3D입체물 제조 장치의 노즐에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 노즐을 이루는 노즐블레이드를 모듈화하여 원형으로 겹치도록 배치하고, 회전수단에 의해 양방향으로 회전하는 조절노브를 통해 노즐의 사출구 구경이 가변 되어 3D입체물을 제조함에 있어 정밀도를 조절할 수 있는 원뿔형 가변 노즐에 관한 것이다.

일반적으로 3차원의 입체 형상을 가진 시제품(Prototype)을 제작하기 위해서는 도면에 의존하여 수작업에 의해 이루어지는 목합 제작방식과 CNC 밀링에 의한 제작방식 등이 있다. 그러나, 목합 제작방식은 수작업에 의하므로 정교한 수치제어가 어렵고 많은 시간이 소요되며, CNC 밀링에 의한 제작방식은 정교한 수치제어가 가능하지만 공구간섭에 의하여 가공하기 어려운 형상이 많다. 따라서, 최근에는 제품의 디자이너 및 설계자가 만들어낸 3차원 모델링에서 생성된 데이터를 저장한 컴퓨터를 이용하여 3차원 입체 형상의 시제품을 제작하는 이른바 3차원 프린터 방식(3D 프린팅 기술이라고도 한다.)이 등장하게 되었다.

이러한 3D 프린팅 기술은 3차원 설계 데이터를 기반으로 플라스틱, 금속성 가루 또는 고분자 물질 혹은 기타 원료를 사출하거나 적층, 응고시켜 3차원 형태의 실물 모형, 프로토타입, 툴 및 부품 등을 형상화하는 기술을 말하며, 전통적인 재료 가공 기술에 비해 속도, 가격, 사용 편리성 등 다양한 측면에서 우위를 나타내고 있다.

3D 프린팅 기술은 3차원 물체를 기존의 절삭가공 방식이 아닌 틀 없이 원료를 한 겹씩 적층하여 제품을 생산하기 때문에 기존 절삭가공 방식의 경우 복잡한 모형의 형상을 제조할 수 없는 한계점을 뛰어 넘어 제품 형상의 구현에 한계를 극복하고 하나의 제품만을 생산하는 경우에도 생산 비용이 비교적 적게 들고, 어떤 모양의 제품이든 자유롭게 만들어낼 수 있어 다품종 소량생산에 매우 적합하다.

또한, 3D 프린팅 기술에 의하면, 아무리 복잡한 모양의 제품이라도 간단하게 생산할 수 있기 때문에, 3D 프린팅 기술을 이용하여 생산할 수 있는 제품의 종류는 사실상 무궁무진하다고 할 수 있다.

그로 인해, 3D 프린팅 기술은 제조업, 의료, IT 분야 등 다방면에서 기술의 패러다임을 바꾸며, 산업 혁신을 이끌 것으로 기대되고 있다.

또한, 3D 프린팅 방식은 각각의 분야마다 다른 형태의 방식이 사용될 수 있으며, 크게 FDM, DLP, SLA, SLS, PolyJet, DMT, PBP, LOM 등의 방식으로 구분될 수 있고, 원료에 따라 액체, 파우더, 고체로 나뉘며, 레이저, 열, 빛 등의 소스를 기반으로 응고/적층하는 다양한 방식이 존재한다.

이 가운데 열 가소성 플라스틱류를 압출하여 적층하는 방식은 하나의 동일한 액화 원료(플라스틱, 왁스, 금속 등)를 지정된 범위에 적층시켜 입체 구조물을 완성 시키는 것으로 플라스틱으로 된 와이어 또는 필라멘트를 공급릴과 이송릴을 통해 공급하고, 공급된 필라멘트를 작업대에 대하여 상대적으로 XYZ 세 방향으로 위치 조절되는 3차원 이송기구에 장착된 히터노즐에서 용융시켜서 배출함으로써, 2차원 평면형태를 만들면서 이를 작업대 상에 한 층씩 적층하여 3차원으로 성형하는 용융 수지 압출 조형 방법(FDM)이 널리 사용되고 있다.

이렇게 압출헤드에서 나오는 응고성 모델링 재료의 층을 융착시켜 3차원 모델을 제조하는 방법 및 장치의 예는 기존의 특허에서 많이 기술된 바와 같이 고체 막대 형태나 공급릴 상에 감긴 유연 필라멘트 형태로 압출 헤드에 공급될 수 있다. 이때, 압출헤드는 응고 시 적당한 결합으로 앞의 층에 접착하는 응고성 재료를 사용하며, 열가소성 재료가 이러한 용융 적층에 특히 적당한 것으로 알려져 주로 사용되고 있으나, 노즐에서 압출되는 원료의 양이 일정하지 않게 되어 정밀하게 3D 입체물이 제조되지 않으며, 제품의 완성도를 높이기 위해 거칠어진 표면의 후 가공 처리 시간이 많이 소요되어 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 특허문헌1은 프레임에 형성되어 X축과 Y축으로 움직이는 바닥판과 프레임에 형성되어 Z축으로 움직이는 작업대와 상기 작업대에 형성되어 X축으로 움직이는 필라멘트토출부로 이루어져 상기 바닥판에 필라멘트를 사출하면서 다층으로 쌓아 입체성형물을 형성하기 위한 3D 프린터에 있어서, 상기 필라멘트토출부의 하단에는 노즐가변수단이 형성되며, 상기 노즐가변수단은 내부 중공형으로 내부로 공급되는 필라멘트를 이송하는 필라멘트가이드가 상단에 형성되고, 상기 필라멘트가이드와 내부가 연통되게 중공형으로 상기 필라멘트가이드에서 공급되어 이송되는 필라멘트에 열을 가해 용융시키는 히터박스가 하단에 형성된 핫벤드와, 회전에 의해 상기 용융된 필라멘트의 사출 사이즈를 가변 시킬 수 있도록 상기 히터박스의 하단에 결합되며, 하단에는 서로 다른 직경을 갖는 복수 개의 사출구가 내부에 관통되게 형성된 노즐몸체로 구성된 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 노즐 가변수단을 제공했다.

그러나 상기 특허문헌1은 노즐몸체가 회전하며, 노즐몸체의 내부에 형성된 서로 다른 직경을 갖는 복수 개의 사출구에 의해 사출되는 필라멘트 또는 원료의 양을 조절하게 되는데, 그 과정에서 계속해서 유입되는 필라멘트 또는 원료가 회전하는 노즐몸체와 히터박스 사이로 새어나와 3D 입체물을 형성하는데 문제가 발생할 수 있으며, 사출구의 구경이 세밀하게 조절되는 것이 아니라 정해진 크기의 사출구를 적용하기 때문에 사출구의 변경 시 작업을 멈춰 딜레이 시간이 생기며, 정교한 무늬의 3차원성형이 원활하게 이루어진다고 보기 어려운 문제점이 있다.

KR 10-1575061 B1

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 하나의 노즐블레이드를 모듈로 하여 복수를 원형으로 겹쳐 노즐을 형성하고, 회전수단 및 조절노브를 통해 각각의 노즐블레이드가 균일하게 회전하여 노즐의 사출구가 자유롭게 가변 되도록 함으로써, 작업간에 딜레이 시간이 발생하지 않고, 노즐을 가변 함에 있어 주입되는 원료의 누출이 발생하지 않으며, 노즐을 통해 사출되는 원료가 필요한 양만큼 일정하게 유지되어 정교한 무늬의 3차원성형이 용이하고, 후 가공 처리를 할 필요가 없어 제조시간이 감소되어 생산성을 증가시킬 수 있는 원뿔형 가변 노즐을 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 복수의 노즐블레이드가 원형으로 배치되어 하나의 사출구를 갖는 노즐을 형성하는 노즐유닛; 상기 노즐유닛의 하부에 구비되고, 상기 노즐블레이드에 형성된 중심홀에 각각 대응하여 관통되는 복수의 회전핀이 구비되어 상기 노즐블레이드를 지지함과 동시에 회전하도록 하는 지지판; 상기 노즐유닛의 상부에 구비되고, 상기 노즐블레이드에 형성된 제어핀에 각각 대응하여 관통되는 복수의 제어홀이 구비되어 상기 노즐블레이드의 회전 각도를 조절하는 조절노브; 및 상기 노즐유닛, 지지판 및 조절노브의 이탈을 방지하기 위하여 상기 노즐유닛, 지지판 및 조절노브가 사이에 구비되도록 결합되는 제1고정부와 제2고정부로 된 고정유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 원뿔형 가변 노즐을 제공한다.

이때, 상기 사출구의 구경은 상기 노즐블레이드의 회전에 의해 자유롭게 가변 되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 노즐블레이드는 상부에 상기 조절노브가 수평방향으로 놓이는 판형상으로 이루어지고, 상면 일 측에 상기 제어홀에 관통 삽입되는 제어핀이 돌출 형성되며, 상기 회전핀이 관통 삽입되는 중심홀을 포함하는 그립부; 및 상기 그립부의 일 측에 하측 사선 방향으로 일체 형성되고, 상부의 곡률반지름이 하부의 곡률반지름보다 큰 곡면을 이루는 노즐부를 포함하고, 복수의 상기 노즐부가 원형으로 배치되어 하나의 사출구를 갖는 노즐을 형성하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 지지판은 상기 노즐이 관통되도록 중앙에 제1관통홀이 형성된 도넛 형상의 지지몸체; 및 상기 지지몸체의 상면의 둘레를 따라 동일 간격으로 배치되는 복수의 회전핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 조절노브는 중앙에 제2고정부가 삽입되는 삽입홀이 형성된 도넛 형상의 회전몸체; 상기 제어핀에 대응하여 상기 회전몸체의 상측에 동일한 간격으로 배치되고, 상기 제어핀과 함께 상기 노즐블레이드의 회전 각도를 조절하는 슬립타입의 제어홀; 및 상기 회전몸체에 이격 구비되는 회전수단을 통해 상기 조절노브에 회전력을 전달하기 위하여 상기 회전몸체의 일 측에 형성되는 착탈부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 착탈부는 상기 회전몸체에서 돌출되어 한 쌍을 이루는 돌기; 및

상기 한 쌍의 돌기 사이에 형성되는 함몰홈을 포함하고, 상기 회전수단은 상기 함몰홈에 착탈이 가능하며, 상기 조절노브를 양방향으로 회전시킬 수 있도록 상기 회전수단의 일 측에 돌출부가 돌출 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정유닛은 상기 지지판의 하부에 구비되고, 상기 노즐이 관통 삽입되도록 중앙에 제2관통홀이 형성되며, 상기 제2고정부와 결합되도록 상기 제2관통홀의 주변에 복수의 제1체결공이 형성된 제1고정부; 및 상기 조절노브에 형성된 삽입홀에 삽입되고, 상기 제1고정부와 볼트 체결되는 제2고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제2고정부는 상기 삽입홀에 삽입되는 고정몸체; 상기 고정몸체의 상측에 외측 방향으로 돌출 형성되어 상기 조절노브의 이탈을 방지함과 동시에 상기 조절노브의 회전을 방해하지 않도록 상기 조절노브와 이격되는 플랜지; 상기 회전핀에 각각 대응하여 관통 삽입되는 복수의 지지공; 상기 볼트가 체결되는 복수의 제2체결공; 및 상기 고정몸체에 원료가 주입되어 상기 노즐로 유입될 수 있도록 상기 고정몸체의 중앙에 관통 형성되는 주입홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 주입홀의 하부에는 원료를 주입하는 시린지의 단부와 연결되며, 상기 노즐의 틈새로 원료가 빠져나가는 것을 방지하기 위한 실리콘튜브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 원료의 누출이 없이 노즐의 사출구 구경을 자유롭게 가변 할 수 있으며, 작업간의 딜레이 시간이 발생하지 않고, 후 가공 처리가 없이도 완성도 높은 3D입체물을 제조할 수 있으며, 필요에 따라 노즐의 구경을 자유롭게 가변 시켜 정교한 무늬의 3차원성형이 가능하고, 비교적 성형이 용이한 부분에서는 신속하게 성형을 진행할 수 있어 제조시간이 감소되며, 그에 따라 생산성이 증가되는 효과가 있다.

도1은 본 발명에 따른 원뿔형 가변 노즐을 나타내는 개략도.
도2는 본 발명에 따른 원뿔형 가변 노즐의 노즐유닛을 나타내는 구성도.
도3은 본 발명에 따른 원뿔형 가변 노즐의 지지판을 나타내는 구성도.
도4는 본 발명에 따른 원뿔형 가변 노즐에 회전수단이 결합된 모습을 나타내는 개략도.
도5는 본 발명에 따른 원뿔형 가변 노즐의 노즐유닛이 회전하며 노즐의 사출구 구경이 가변 되는 것을 나타내는 예시도.
도6은 본 발명에 따른 원뿔형 가변 노즐에 실리콘튜브를 삽입한 상태도.
도7은 본 발명에 따른 원뿔형 가변 노즐의 전체 분해 사시도.

이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 3D입체물 제조 장치에서 3D입체물을 형성하게 되는 원료를 사출하는 노즐(N)의 사출구의 구경이 자유롭게 가변 될 수 있는 원뿔형 가변 노즐에 관한 것으로, 도1 내지 도7에 도시된 바와 같이, 노즐유닛(100)과 상기 노즐유닛(100)의 하부에 구비되는 지지판(200), 상기 노즐유닛(100)의 상부에 구비되는 조절노브(300) 및 상기 지지판(200)과 노즐유닛(100), 그리고 조절노브(300)가 사이에 구비되도록 결합되는 고정유닛(400)을 포함하고 있다.

상기 노즐유닛(100)은 하나의 노즐블레이드(110)를 모듈로 하여, 복수의 상기 노즐블레이드(110)가 원형으로 배치되어 하나의 사출구를 갖는 노즐(N)을 형성하게 된다.

이때, 상기 노즐블레이드(110)는 6개를 한 세트로 하여 상기 노즐유닛(100)이 구성될 수 있으나, 이에 한정하지 않고, 상기 원뿔형 가변 노즐이 적용되는 3D입체물 제조 장치의 크기 또는 제작하고자 하는 3D입체물의 크기에 따라 상기 노즐유닛(100)을 이루는 상기 노즐블레이드(110)의 크기 또는 개수를 달리 할 수 있다.

즉, 상기 노즐유닛(100)을 구성하는 상기 노즐블레이드(110)는 6개를 한 세트로 한정하는 것이 아니며, 사용되는 목적이나 필요에 따라 상기 노즐블레이드(110)의 개수를 달리 할 수 있기 때문에 복수 개의 상기 노즐블레이드(110)를 사용하여 상기 노즐유닛(100)을 구성할 수 있는 것이다.

또한, 상기 노즐블레이드(110)는 도2에 도시된 바와 같이, 그립부(111)와 노즐부(114)가 일체로 형성되어 있다.

이때, 상기 그립부(111)는 도2의 (a)에 도시된 바와 같이, 상부에 상기 조절노브(300)가 수평방향으로 놓일 수 있도록 판형상으로 이루어지고, 상기 그립부(111)의 상면 일 측에는 상기 노즐유닛(100)의 상부에 구비되는 상기 조절노브(300)에 형성된 제어홀(330)이 관통 삽입되는 제어핀(113)이 돌출 형성되며, 상기 노즐유닛(100)의 하부에 구비되는 상기 지지판(200)에 형성된 회전핀(220)이 관통 삽입되는 중심홀(112)을 포함한다.

그리고 상기 그립부(111)에 형성되는 상기 제어핀(113)과 중심홀(112)은 필요에 따라 위치를 달리 할 수 있으며, 이는 도2의 (b)에 도시된 바와 같이, 제어핀(113')과 중심홀(112')의 형성 위치를 참조하여 이해 할 수 있도록 한다.

또한, 상기 노즐부(114)는 상부의 곡률반지름(Radius of curvature: 곡면 또는 곡선 상의 임의의 위치에서 이 지점을 지나는 곡선과 같은 정도로 휘어지는 가상적인 원을 그렸을 경우, 이 가상적인 원의 중심을 곡률중심으로 정의하고, 곡률중심까지의 거리를 곡률반지름으로 정의한다.)이 하부의 곡률반지름보다 큰 곡면을 이루며, 상기 그립부(111)의 일 측에 하측 사선 방향으로 일체 형성된다.

이때, 복수의 상기 노즐부(114)가 서로 겹치면서 원형으로 배치되어 하나의 사출구를 갖는 노즐(N)을 형성하여 상기 노즐유닛(100)을 구성하게 되는 것이다.

또한, 상기 지지판(200)은 상기 노즐유닛(100)의 하부에 구비되며, 도3에 도시된 바와 같이, 상기 노즐유닛(100)에 형성된 노즐(N)이 관통되도록 중앙에 제1관통홀(211)이 형성되고, 상기 제1관통홀(211)의 둘레를 따라 내부에 나사선이 형성된 제3체결공(230)이 형성된 도넛 형상의 지지몸체(210)를 이루고 있다.

이때, 상기 제3체결공(230)은 제1고정부(410)와 제2고정부(420)의 사이에 위치하는 상기 지지몸체(210)가 상기 제1고정부(410) 및 제2고정부(420)와 함께 볼트(600) 체결되어 서로 고정될 수 있도록 한다.

그리고 상기 지지몸체(210)의 상면의 둘레를 따라 복수의 회전핀(220)이 동일한 간격으로 배치되어 상기 노즐블레이드(110)에 형성된 중심홀(112)에 각각 대응하여 관통 삽입될 수 있도록 한다.

이때, 상기 복수의 회전핀(220)은 도3의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 지지몸체(210) 상면의 내부 둘레 부근을 따라 동일한 간격으로 배치될 수 있으며, 도3의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수의 회전핀(220')이 상기 지지몸체(210) 상면의 외부 둘레, 즉, 가장자리 둘레 부근을 따라 동일한 간격으로 배치될 수도 있다.

즉, 상기 복수의 회전핀(220, 220')은 상기 중심홀(112, 112')이 형성되는 위치에 대응하여 연직으로 관통 삽입될 수 있는 위치에 형성될 수 있는 것이다.

그리하여 상기 중심홀(112, 112')에 관통 삽입된 상기 회전핀(220, 220')을 회전축으로 하여 상기 노즐블레이드(110)가 회전 가능하게 하는 것이다.

이때, 상기 회전핀(220, 220')은 상기 지지판(200)의 상면에 일체로 돌출 형성될 수 있고, 상기 지지판(200)의 상면 둘레를 따라 동일한 간격으로 형성된 복수의 관통공(미도시)에 각각 관통 삽입되는 리벳 형상의 힌지타입으로 이루어질 수도 있으며, 상기 중심홀(112, 112')에 체결 고정되는 것이 아닌 관통 삽입되어 상기 노즐블레이드(110)를 지지함과 동시에 회전할 수 있도록 회전축의 역할을 하게 되는 것이다.

또한, 상기 조절노브(300)는 상기 노즐유닛(100)의 상부에 구비되며, 상기 노즐유닛(100)에 회전력을 전달하고, 상기 노즐유닛(100)을 구성하고 있는 상기 노즐블레이드(110)의 회전 각도를 조절할 수 있는 것으로, 회전몸체(310)와 제어홀(330), 그리고 착탈부(340)를 포함하고 있다.

상기 회전몸체(310)는 중앙에 제2고정부(420)가 삽입되도록 삽입홀(320)이 형성된 도넛 형상으로 이루어지고, 상기 회전몸체(310)의 상측에는 복수의 제어홀(330)이 형성되며, 상기 제어홀(330)은 상기 노즐블레이드(110)에 형성된 제어핀(113)에 각각 대응하여 동일한 간격으로 배치되어 있다.

이때, 상기 제어홀(330)은 환형으로 회전하는 상기 노즐유닛(100)에 맞춰 완만한 곡선으로 된 슬립타입으로 형성되어 있으며, 상기 노즐유닛(100)을 이루는 노즐블레이드(110)에 형성된 제어핀(113)이 각각 대응되어 관통 삽입될 수 있다.

이와 같이, 상기 제어홀(330)에 상기 제어핀(113)이 관통 삽입된 상태에서 상기 노즐블레이드(110)가 회전함으로써, 상기 제어핀(113)이 상기 제어홀(330)의 형태를 따라 이동하게 되며, 상기 제어홀(330)과 제어핀(113)에 의해 상기 노즐블레이드(110)의 회전 각도를 조절할 수 있는 것이다.

또한, 상기 조절노브(300)는 그 자체가 회전하는 것이 아니며, 도3에 도시된 바와 같이, 상기 조절노브(300)의 회전몸체(310)에 이격 구비되고, 양방향으로 회전하는 회전수단(500)의 회전력을 전달하여 상기 노즐유닛(100)이 회전 가능하도록 할 수 있으며, 이를 위해 상기 회전몸체(310)의 일 측에는 상기 회전수단(500)이 착탈이 가능 하도록 착탈부(340)가 형성될 수 있다.

이때, 상기 착탈부(340)는 상기 회전몸체(310)에서 돌출되어 한 쌍을 이루는 돌기(341)가 형성되어 있으며, 상기 돌기(341)는 상기 회전몸체(310)의 폭 방향으로 길이를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 한 쌍을 이루며 서로 이격된 상기 돌기(341)의 사이에는 상기 회전몸체(310)의 외주면과 일치하거나 또는, 상기 회전몸체(310)의 내부로 홈이 파이는 함몰홈(342)이 형성되어 상기 회전수단(500)과 상호 대응이 이뤄질 수 있다.

이때, 상기 회전수단(500)은 일 측에 돌출부(510)가 돌출 형성될 수 있으며, 상기 회전수단(500)이 양방향으로 회전함에 따라, 상기 돌출부(510)가 상기 함몰홈(342)에 착탈이 가능하여 상기 조절노브(300)를 양방향으로 회전시킬 수 있도록 한다.

즉, 상기 회전수단(500)에 형성된 돌출부(510)가 좌측 방향으로 회전하면서 상기 함몰홈(342)에 끼워지며, 끼워진 상태로 상기 조절노브(300)를 함께 좌측 방향으로 회전시키게 된다.

그리고 일정 각도 이상 회전하게 되면 상기 돌출부(510)가 상기 함몰홈(342)에서 빠져나와 상기 조절노브(300)가 더 이상 회전하지 않도록 하며, 이는 상기 제어핀(113)과 제어홀(330)의 상호 작용으로 상기 조절노브(300)의 회전 각도를 제한하게 된다.

또한, 좌측 방향으로 돌아간 상기 회전수단(500)이 다시 우측 방향으로 회전하게 되면서 다시 상기 돌출부(510)가 상기 함몰홈(342)에 끼워지며, 끼워진 상태로 상기 조절노브(300)를 함께 우측 방향으로 회전시키고, 좌측 방향으로 회전할 때와 마찬가지로 상기 제어핀(113)과 제어홀(330)의 상호 작용으로 상기 조절노브(300)의 회전 각도를 제한하여, 상기 돌출부(510)가 상기 함몰홈(342)에서 빠져나오게 된다.

이와 같이, 상기 조절노브(300)가 상기 회전수단(500)에 의해 양방향으로 회전을 하게 되며, 상기 조절노브(300)에 의해 회전력을 전달받은 상기 노즐유닛(100)이 회전을 함으로써, 상기 노즐(N)의 사출구 구경이 1mm~4mm 범위 내에서 자유롭게 가변 될 수 있는 것이다.

상기와 같이 자유롭게 가변 되는 상기 노즐(N)의 사출구 구경은 3D입체물을 제조하는 과정에서 정교한 부분과 평이한 부분에 맞춰 자연스럽게 상기 노즐(N)을 통해 사출되는 원료를 조절하게 되어, 신속하게 완성도 높은 3D입체물의 제조를 가능하도록 할 수 있다.

이때, 상기 돌출부(510)가 상기 함몰홈(342)에서 착탈이 되며 회전하는 것은 상기 노즐유닛(100)에 생길 수 있는 파손을 미연에 방지하기 위함이다.

즉, 상기 함몰홈(342)에 돌출부(510)가 끼워진 상태로 계속해서 회전하게 되면, 상기 제어핀(113)과 제어홀(330)을 통해 회전 각도가 제한되어 회전하는 상기 노즐유닛(100)에 형성된 상기 노즐(N)에 가변 가능한 범위를 넘어서는 힘이 가해져 상기 노즐(N) 또는 제어핀(113)의 파손이 발생할 수 있으므로 이를 효과적으로 방지하기 위해 상기 돌출부(510)가 상기 함몰홈(342)에 착탈이 가능하도록 하여 상기 회전수단(500)이 회전하게 되는 것이다.

또한, 순차적으로 결합된 상기 지지판(200), 노즐유닛(100), 그리고 조절노브(300)가 작동 간에 서로 이탈하는 것을 방지하기 위해 상기 지지판(200), 노즐유닛(100) 및 조절노브(300)가 사이에 구비되도록 고정유닛(400)이 결합되어, 상기 지지판(200), 노즐유닛(100) 및 조절노브(300)를 상/하로 잡아줄 수 있다.

이때, 상기 고정유닛(400)은 제1고정부(410)와 제2고정부(420)로 이루어지고, 상기 제1고정부(410)는 상기 지지판(200)의 하부에 구비되며, 상기 노즐(N)이 관통 삽입되도록 중앙에 제2관통홀(412)이 형성되고, 상기 제2고정부(420)와 결합되도록 상기 제2관통홀(412)의 주변에 복수의 제1체결공(411)이 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2고정부(420)는 상기 조절노브(300)의 상부에 구비되어, 상기 조절노브(300)에 형성된 삽입홀(320)에 삽입되고, 상기 지지판(200), 노즐유닛(100) 및 조절노브(300)를 사이에 두고 상기 제1고정부(410)와 볼트(600) 체결되어 고정될 수 있다.

이때, 상기 제2고정부(420)는 상기 삽입홀(320)에 삽입되는 원통 형상의 고정몸체(421)를 이루고 있으며, 상기 고정몸체(421)의 상측에 외측 방향으로 띠 형상으로 돌출된 플랜지(422)가 형성되어 상기 조절노브(300)의 이탈을 방지함과 동시에 상기 조절노브(300)의 회전을 방해하지 않도록 상기 조절노브(300)와 이격되도록 위치할 수 있다.

또한, 상기 회전핀(220)에 각각 대응하여 상기 회전핀(220)이 관통 삽입되는 복수의 지지공(425)이 형성되어 있으며, 상기 지지공(425)은 상기 회전핀(220)이 관통 삽입됨으로써, 상기 지지판(200)과 노즐유닛(100)을 효과적으로 지지할 수 있다.

그리고 상기 제1고정부에 형성된 제1체결공(411)과 대응하여 상기 볼트(600)가 체결되는 복수의 제2체결공(424)이 형성되어 있으며, 상기 고정몸체(421)에 원료가 주입되어 상기 노즐(N)로 유입될 수 있도록 상기 고정몸체(421)의 중앙에 관통 형성되고, 상부에서 원료를 주입하는 시린지(700)가 결합되는 주입홀(423)을 형성할 수 있다.

이때, 상기 제1고정부(410)의 제1체결공(411)의 내부 및 제2고정부(420)의 제2체결공(424)의 내부에는 나사선이 형성되어 상기 볼트(600)를 이용하여 상기 제1고정부(410)와 제2고정부(420)를 체결하여 고정시킬 수 있다.

또한, 상기 주입홀(423)의 하부에는 실리콘튜브(800)가 더 구비될 수 있으며, 상기 실리콘튜브(800)는 상부가 상기 주입홀(423)에 하측에서 삽입되고, 상기 실리콘튜브(800)가 상기 주입홀(423)에 삽입된 상태에서 상기 실리콘튜브(800)의 상측에 원료를 주입하는 시린지(700)의 단부가 삽입 연결되며, 상기 실리콘튜브(800)의 하부가 상기 노즐(N)의 내측에 위치함으로써 상기 노즐(N)의 틈새로 원료가 빠져나가는 것을 방지할 수 있다.

이는, 복수의 모듈로 형성되어 가변 하는 상기 노즐(N)에 생기는 틈새로 원료가 누출되어 3D입체물을 제조하는데 문제가 발생하는 것을 방지하고, 원료의 낭비를 막기 위함이다.

또한, 3D입체물의 제조가 끝난 뒤, 상기 실리콘튜브(800)만 교체해 줌으로써, 주입된 원료가 굳어 3D입체물 제조 장치를 다시 사용할 때, 상기 노즐(N)이 원활하게 가변 되지 않는 것을 방지할 수 있으며, 다른 원료를 사용하여 3D입체물을 제조할 때, 서로 상이한 원료들이 섞이지 않도록 할 수 있다.

이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100 : 노즐유닛 110 : 노즐블레이드
111 : 그립부 112, 112' : 중심홀
113, 113' : 제어핀 114 : 노즐부
200 : 지지판 210 : 지지몸체
211 : 제1관통홀 220, 220' : 회전핀
230 : 제3체결공 300 : 조절노브
310 : 회전몸체 320 : 삽입홀
330 : 제어홀 340 : 착탈부
341 : 돌기 342 : 함몰홈
400 : 고정유닛 410 : 제1고정부
411 : 제1체결공 412 : 제2관통홀
420 : 제2고정부 421 : 고정몸체
422 : 플랜지 423 : 주입홀
424 : 제2체결공 425 : 지지공
500 : 회전수단 510 : 돌출부
600 : 볼트 700 : 시린지
800 : 실리콘튜브 N : 노즐

Claims

복수의 노즐블레이드가 원형으로 배치되어 하나의 사출구를 갖는 노즐을 형성하는 노즐유닛;
상기 노즐유닛의 하부에 구비되고, 상기 노즐블레이드에 형성된 중심홀에 각각 대응하여 관통되는 복수의 회전핀이 구비되어 상기 노즐블레이드를 지지함과 동시에 회전하도록 하는 지지판;
상기 노즐유닛의 상부에 구비되고, 상기 노즐블레이드에 형성된 제어핀에 각각 대응하여 관통되는 복수의 제어홀이 구비되어 상기 노즐블레이드의 회전 각도를 조절하는 조절노브; 및
상기 노즐유닛, 지지판 및 조절노브의 이탈을 방지하기 위하여 상기 노즐유닛, 지지판 및 조절노브가 사이에 구비되도록 결합되는 제1고정부와 제2고정부로 된 고정유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 원뿔형 가변 노즐.
제1항에 있어서,
상기 사출구의 구경은,
상기 노즐블레이드의 회전에 의해 자유롭게 가변 되는 것을 특징으로 하는 원뿔형 가변 노즐.
제1항에 있어서,
상기 노즐블레이드는,
상부에 상기 조절노브가 수평방향으로 놓이는 판형상으로 이루어지고, 상면 일 측에 상기 제어홀에 관통 삽입되는 제어핀이 돌출 형성되며, 상기 회전핀이 관통 삽입되는 중심홀을 포함하는 그립부; 및
상기 그립부의 일 측에 하측 사선 방향으로 일체 형성되고, 상부의 곡률반지름이 하부의 곡률반지름보다 큰 곡면을 이루는 노즐부를 포함하고,
복수의 상기 노즐부가 원형으로 배치되어 하나의 사출구를 갖는 노즐을 형성하는 것을 특징으로 하는 원뿔형 가변 노즐.
제1항에 있어서,
상기 지지판은,
상기 노즐이 관통되도록 중앙에 제1관통홀이 형성된 도넛 형상의 지지몸체; 및
상기 지지몸체의 상면의 둘레를 따라 동일 간격으로 배치되는 복수의 회전핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 원뿔형 가변 노즐.
제1항에 있어서,
상기 조절노브는,
중앙에 제2고정부가 삽입되는 삽입홀이 형성된 도넛 형상의 회전몸체;
상기 제어핀에 대응하여 상기 회전몸체의 상측에 동일한 간격으로 배치되고, 상기 제어핀과 함께 상기 노즐블레이드의 회전 각도를 조절하는 슬립타입의 제어홀; 및
상기 회전몸체에 이격 구비되는 회전수단을 통해 상기 조절노브에 회전력을 전달하기 위하여 상기 회전몸체의 일 측에 형성되는 착탈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원뿔형 가변 노즐.
제5항에 있어서,
상기 착탈부는,
상기 회전몸체에서 돌출되어 한 쌍을 이루는 돌기; 및
상기 한 쌍의 돌기 사이에 형성되는 함몰홈을 포함하고,
상기 회전수단은,
상기 함몰홈에 착탈이 가능하며, 상기 조절노브를 양방향으로 회전시킬 수 있도록 상기 회전수단의 일 측에 돌출부가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 원뿔형 가변 노즐.
제1항에 있어서,
상기 고정유닛은,
상기 지지판의 하부에 구비되고, 상기 노즐이 관통 삽입되도록 중앙에 제2관통홀이 형성되며, 상기 제2고정부와 결합되도록 상기 제2관통홀의 주변에 복수의 제1체결공이 형성된 제1고정부; 및
상기 조절노브에 형성된 삽입홀에 삽입되고, 상기 제1고정부와 볼트 체결되는 제2고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원뿔형 가변 노즐.
제7항에 있어서,
상기 제2고정부는,
상기 삽입홀에 삽입되는 고정몸체;
상기 고정몸체의 상측에 외측 방향으로 돌출 형성되어 상기 조절노브의 이탈을 방지함과 동시에 상기 조절노브의 회전을 방해하지 않도록 상기 조절노브와 이격되는 플랜지;
상기 회전핀에 각각 대응하여 관통 삽입되는 복수의 지지공;
상기 볼트가 체결되는 복수의 제2체결공; 및
상기 고정몸체에 원료가 주입되어 상기 노즐로 유입될 수 있도록 상기 고정몸체의 중앙에 관통 형성되는 주입홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 원뿔형 가변 노즐.
제8항에 있어서,
상기 주입홀의 하부에는,
원료를 주입하는 시린지의 단부와 연결되며, 상기 노즐의 틈새로 원료가 빠져나가는 것을 방지하기 위한 실리콘튜브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원뿔형 가변 노즐.