KR20220095231A

KR20220095231A - 3d 프린터의 오토레벨링 장치 및 3d 프린터

Info

Publication number: KR20220095231A
Application number: KR1020227019075A
Authority: KR
Inventors: 쇼린 류; 찡커 탕; 춘 천; 딴쥔 오; 펑짼 리; 빈 쵸; 핀 천
Original assignee: 션젼 크리얼리티 쓰리디 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2021-02-08
Publication date: 2022-07-06
Also published as: WO2022134288A1; CN112757631A; EP4046776A1; CN112757631B; EP4046776A4; US20220396033A1

Abstract

본 발명은, 3D 프린터용 오토레벨링 장치를 개시하고, 상기 오토레벨링 장치는 광전 스위치, 전자기 조립체, 및 프로브 조립체를 포함하고, 광전 스위치는 케이스 내에 설치되고, 광전 스위치는 감광 슬롯을 갖고 있으며, 전자기 조립체는 케이스 내에 설치되고, 전자기 조립체는 슬라이딩 홀을 갖고 있으며, 프로브 조립체는 슬라이딩 홀에 슬라이드 가능하게 장착되고 프로브 조립체의 일단부가 감광 슬롯에 장착되며, 전자기 조립체는 프로브 조립체를 이동하도록 구동함으로써 감광 슬롯에 장착된 프로브 조립체의 일단부가 감광 슬롯으로부터 분리되도록 한다. 이 오토레벨링 장치는 구조가 간단하고, 제조 난이도가 낮으며, 생산 비용이 저렴하고, 레벨링 방법이 간단하고 안정적이며 감지 반복성이 높고 복잡한 회로 및 소프트웨어 협력이 필요하지 않다.

Description

3D 프린터의 오토레벨링 장치 및 3D 프린터

본 발명은 3D 프린팅 장비의 기술 분야, 특히 3D 프린터의 오토레벨링 장치 및 3D 프린터에 관한 것이다.

3D 프린팅 기술은 디지털 모형 파일(digital model file)을 기반으로 특수 왁스 재료, 분말 금속 또는 플라스틱 등 접착 가능한 재료를 사용해 한 층 한 층 재료를 프린트하여 3차원 물체를 제조하는 쾌속 성형 기술(rapid forming technology)이다. 융합 증착 쾌속 성형 기술은 3D 프린팅의 주요 기술 중 하나이다. 이 기술은 핫 멜트(hot melt)형 필라멘트를 가열 및 용융한 후에 노즐로부터 압출하여 프린트 플랫폼 또는 이전 층인 고화된 재료에 증착하는 기술로, 온도가 필라멘트의 고화 온도보다 낮으면 고화되는바, 이를 성형함으로써 최종적인 3차원 물체를 생성한다. 한 층 한 층 증착되는 것을 특징으로 하는 융합 증착 쾌속 성형 기술의 3D 프린팅 프로세스의 경우, 프린터 노즐에 대한 프린팅 플랫폼의 수평도에 의해, 프린팅 플랫폼에서의 모형의 첫 번째 레이어의 증착 성형의 성공 또는 실패가 결정되고, 이에 따라 전체 모형의 프린팅 성공 또는 실패 및 정밀도가 결정된다. 기존의 3D 프린터의 레벨링 기술은, 주로 플랫폼 레벨링을 달성하기 위해 프린터 플랫폼 아래의 나사를 수동으로 조정하여 달성하고 있는바, 이 방법은 작업 단계가 복잡하고 레벨링 정확도가 불충분하다.

현재 주류를 이루고 있는 레벨링 방법은, 주로 프로브 레벨링(probe leveling), 스티어링 기어 레벨링(steering gear leveling) 및 유도 센서 레벨링(induction sensor leveling)을 포함한다. 그 중 프로브 레벨링은, 주로 전자기 코일, 플런저, 센서로 구성되어 있으며, 프로브를 신축시켜 감지하는 방식으로 이루어져 있으나, 조립, 생산, 제조에 대한 요구사항이 높고 간섭방지 기능이 약하며 비용이 높다는 등의 문제가 존재한다. 스티어링 기어 레벨링의 주요 방법은, 스티어링 기어에 마이크로 스위치를 설치하여, 레벨링하기 전에는 마이크로 스위치를 내려놓고, 레벨링 후에는 마이크로 스위치를 치우도록 되어 있는바, 프린터 노즐에 별도의 스티어링 기어를 추가해야 하므로, 프린터 노즐 조립체가 더 복잡해진다는 문제가 있다. 또한, 레벨링 전후에 스티어링 기어를 통해 마이크로 스위치를 내려놓거나 치우도록 되어 있기 때문에, 작동 방법이 비교적 번거롭다는 문제가 있다. 유도 센서 레벨링 방법은 유도 근접 스위치를 이용하여 레벨링을 수행한다. 그렇지만, 장치의 부피가 크고, 프린터 노즐의 설치 공간이 필요하며, 금속 플랫폼 인쇄에만 작동하므로 적용 가능성이 비교적 낮다는 문제가 있다.

본 발명의 제1 목적은 부피가 작고, 설치가 간편하며, 사용이 간편하고, 제조 비용이 저렴한 3D 프린터용 오토레벨링 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 빠르고 정확한 레벨링이 가능하여 3D 프린터의 프린트 정확도를 확보할 수 있는 3D 프린터를 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 효과를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 해결방안은 다음과 같다.

본 발명은 3D 프린터용 오토레벨링 장치를 개시하고, 상기 오토레벨링 장치는 감광 슬롯을 갖는 광전 스위치; 슬라이딩 홀을 갖는 전자기 조립체; 상기 슬라이딩 홀에 슬라이딩 가능하게 장착되는 프로브 조립체를 포함하며, 상기 프로브 조립체의 일단은 상기 감광 슬롯에 장착되고, 상기 전자기 조립체는 상기 프로브 조립체를 이동하도록 구동함으로써, 상기 감광 슬롯에 장착된 상기 프로브 조립체의 일단부가 상기 감광 슬롯으로부터 분리되도록 할 수 있다. 실제의 레벨링 과정에 있어서는, 전자기 조립체를 이용하여 프로브 조립체를 위아래로 이동하도록 구동하고, 프로브 조립체의 상단은 감광 슬롯에 삽입되거나 분리되어 광전 스위치의 광전 신호의 온/오프를 제어함으로써, 프로브 조립체가 플랫폼에 닿는 신호를 획득한다. 이러한 레벨링 방법은, 간단하고 안정적이며 감지 반복성이 높고 복잡한 회로 및 소프트웨어 협력이 필요하지 않다. 이로써, 전체의 오토레벨링 장치는 구조가 간단하고, 제조 난이도가 낮으며, 제조 비용이 저렴하다.

일부 실시예에서, 상기 프로브 조립체는 일단부가 상기 감광 슬롯에 장착되고 타단부가 상기 슬라이딩 홀에 장착되는 연결 기둥; 일단부가 상기 연결 기둥에 연결되고 타단부가 슬라이딩 홀로부터 돌출하는 프로브 헤드; 상기 프로브 헤드에 덮어 씌워진 탄성 부품을 포함하며, 상기 탄성 부품의 일단은 상기 연결 기둥에 접하고 타단은 상기 슬라이딩 홀의 내부 단면에 접한다. 프로브 조립체는 연결 기둥과 프로브 헤드로 분리되는바, 설치 과정에 있어서 매우 편리하여 오토레벨링 장치의 조립 효율을 향상시킬 수 있다. 추가 설치된 탄성 부품은, 레벨링이 완료된 후, 연결 기둥이 자동으로 반동하도록 하는 기능을 실현할 수 있으며, 이로써 오토레벨링 조립체의 제어 논리를 간소화할 수 있다.

일부 특정 실시예에서, 상기 프로브 헤드는 프로브 부분과 연결 부분을 포함하며, 상기 프로브 부분은 원주 방향을 따라 돌출된 돌출부를 갖고, 상기 돌출부의 직경은 상기 슬라이딩 홀의 직경보다 크며, 상기 연결 부분은 일단부가 상기 프로브 부분과 연결되고 타단부가 상기 연결 기둥과 연결되며, 상기 탄성 부품은 상기 연결 부분에 덮어 씌워진다. 후퇴 과정에 있어서, 프로브 부분이 슬라이딩 홀로 완전히 후퇴되는 현상을 방지함으로써, 프로브 헤드의 작업 신뢰성을 보장하고 있다.

일부 실시예에서, 프로브 조립체는 영구 자석 프로브를 포함하며, 상기 영구 자석 프로브는 상기 슬라이딩 홀에 슬라이딩 가능하게 배치되고, 상기 전자기 조립체가 순방향으로 통전할 때, 상기 영구 자석 프로브는 상기 광전 스위치로부터 멀리 떨어지는 방향으로 슬라이딩하며, 상기 전자기 조립체가 역방향으로 통전할 때, 상기 영구 자석 프로브는 상기 광전 스위치에 가까워지는 방향으로 슬라이딩한다. 영구 자석 프로브의 구조는 비교적 단순하다. 이로써, 전체의 오토레벨링 장치의 구조가 단순화되고, 오토레벨링 장치의 제조 및 조립의 난이도가 낮아지며, 오토레벨링 장치의 생산 비용이 낮아진다.

일부 실시예에서, 상기 전자기 조립체는 원주 방향을 따라 연장되는 장착 슬롯을 갖는 장착 부품; 상기 장착 슬롯에 장착되는 코일; 및 상기 장착 부품에 덮어 씌워져 상기 장착 슬롯을 밀봉하는 전자기 외각을 포함한다. 전자기 조립체는 원통형 전자석 구조로 형성되어 있는바, 한편으로는 전자기 조립체의 구조를 단순화하여 전자기 조립체의 부피를 줄일 수 있으며, 다른 한편으로는 전자기 조립체에 전원이 공급될 때 자기장 강도를 증가시켜, 프로브 조립체가 이동하도록 안정적으로 구동할 수 있도록 한다.

일부 특정 실시예에서, 상기 전자기 외각의 일단부에 환형 볼록판을 제공하되, 상기 환형 볼록판과 상기 전자기 외각의 내주벽 사이에 간격을 두어 위치 결정 슬롯을 제공하고, 상기 위치 결정 슬롯에 상기 장착 부품의 일단이 삽입되도록 한다. 이로써, 장착 부품과 전자기 외각의 연결 안정성 및 연결 밀봉성을 보장하고, 코일이 상대적으로 밀폐된 공간에 있도록 더 잘 보장하며, 외부 먼지에 의한 코일의 오염을 방지하여 코일이 안정적이고 확실하게 작동할 수 있도록 한다.

일부 실시예에서, 상기 3D 프린터의 오토레벨링 장치는 3D 프린터의 노즐 조립체에 연결된 케이스를 더 포함하고, 상기 광전 스위치 및 전자기 조립체는 모두 상기 케이스 내에 설치되며, 상기 케이스는 앞 케이스 및 뒤 케이스를 포함하고, 상기 앞 게이스 및 뒤 케이스 중 하나에는 클램핑 돌출부가 제공되고 다른 하나에는 상기 클램핑 돌출부와 매칭하는 클램핑 홀이 제공된다. 앞 케이스와 뒤 케이스는 구조가 단순하고, 앞 케이스와 뒤 케이스의 생산이 용이하며, 앞 케이스과 뒤 케이스의 장착 및 분리가 용이하여, 전체의 오토레벨링 장치의 조립 및 유지보수가 용이하게 된다.

일부 실시예에서, 상기 3D 프린터의 오토레벨링 장치는 회로 기판을 더 포함하고, 상기 광전 스위치는 상기 회로 기판에 연결되며, 상기 회로 기판에는 배선 잭이 제공되고, 상기 케이스에는 배선 잭에 대응하여 설치된 콘센트 홀이 제공된다. 오토레벨링 장치의 내부에는 별도의 회로 기판이 배치되어, 광 센서 스위치 제어 및 전자기 조립체 제어를 용이하게 하고, 3D 프린터의 배선을 단순화하며, 오토레벨링 장치의 작동 신뢰성을 향상시킨다.

일부 특정 실시예에서, 상기 케이스의 내측벽에 위치 결정 포스트가 제공되고, 상기 회로 기판에는 상기 위치 결정 포스트와 매칭되는 위치 결정 홀이 제공된다. 이로써, 회로 기판의 장착 안정성이 보장되고, 광전 스위치의 안정성이 향상되어, 오토레벨링 장치의 작동 신뢰성이 보장된다.

또한, 본 발명은 노즐 조립체, 상술한 3D 프린터의 오토레벨링 장치를 포함하는 3D 프린터를 개시하고, 상기 3D 프린터의 오토레벨링 장치는 상기 노즐 조립체에 장착된다. 3D 프린터는 위에서 설명한 오토레벨링 장치를 이용하여 프린터 플랫폼의 서로 다른 위치의 포인트을 감지하고, 프린트 플랫폼의 여러 포인트의 높이 데이터를 획득하며, 소프트웨어를 사용하여 노즐에 대한 이들 포인트에 의해 구성되는 평면(즉, 프린트 플랫폼 평면)의 경사각을 계산할 수 있다. 소프트웨어를 통해 상기 경사각을 보정하여 노즐에 대한 프린트 플랫폼의 수평 상태를 실현하고, 프린트 플랫폼의 레벨링을 실현함으로써, 3D 프린터의 프린트 정확도를 보장한다.

본 발명의 3D 프린터의 오토레벨링 장치와 3D 프린터의 유익한 효과는 다음과 같다. 실제의 레벨링 과정에 있어서는, 전자기 조립체를 이용하여 프로브 조립체를 위아래로 이동하도록 구동하고, 프로브 조립체의 상단은 감광 슬롯에 삽입되거나 분리되어 광전 스위치의 광전 신호의 온/오프를 제어함으로써, 프로브 조립체가 플랫폼에 닿는 신호를 획득한다. 여러 번의 레벨링 작업 후에 프린트 플랫폼의 여러 포인트의 높이 데이터를 획득할 수 있으며, 소프트웨어를 사용하여 노즐에 대한 이들 포인트에 의해 구성되는 평면(즉, 프린트 플랫폼 평면)의 경사각을 계산할 수 있다. 소프트웨어를 통해 상기 경사각을 보정하여 노즐에 대한 프린트 플랫폼의 수평 상태를 실현하고, 프린트 플랫폼의 레벨링을 실현한다. 이러한 레벨링 방법은, 간단하고 안정적이며 감지 반복성이 높고 복잡한 회로 및 소프트웨어 협력이 필요하지 않다. 이로써, 전체의 오토레벨링 장치는 구조가 간단하고, 제조 난이도가 낮으며, 제조 비용이 저렴하다.

본 발명의 부가적인 측면 및 이점은 하기의 설명으로부터 부분적으로 제공될 것이며, 부분적으로는 하기의 설명으로부터 명백해지고 또는 본 발명의 실시를 통해 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3D 프린터의 오토레벨링 장치의 구조 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3D 프린터의 오토레벨링 장치의 분해 구조 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3D 프린터의 오토레벨링 장치의 프로브 조립체의 수축 구조(contraction structure)의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3D 프린터의 오토레벨링 장치의 프로브 조립체의 돌출 구조(protrusion structure)의 개략도이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제, 채택된 기술적 해결수단 및 달성되는 기술적 효과를 보다 명확하게 하기 위하여, 이하에서는 본 발명의 기술적 해결방안을 도면 및 구체적인 실시예와 함께 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 개시에 있어서, 용어 "세로", "가로", "위", "아래", "내", "외", "축방향", "경향(傾向)", "주향(走向)" 등으로 표시된 방향 또는 위치 관계는, 도면에 표시된 방향 또는 위치 관계를 기반으로 한다는 것을 이해해야 하고, 본 발명을 설명하고 설명을 단순화하고자 하는 편의를 위한 것일뿐, 언급된 장치 또는 요소가 특정 방향을 가져야 하고 특정 방향으로 구성 및 작동되어야 함을 나타내거나 암시하는 것은 아닌바, 따라서 상기 용어는 본 발명을 제한하는 것으로 이해해서는 안된다.

본 발명의 설명에 있어서, 달리 명확하게 정의되고 제한되지 않는 한, "장착", "서로 연결", "연결"이라는 용어는 넓은 의미로 이해되어야 함을 유의해야 한다. 예를 들어, 고정 연결, 분리 가능한 연결, 또는 일체형 연결 등일 수 있다. 이러한 연결은, 기계적 연결일 수 있고, 또는 전기적 연결이거나 서로 통신할 수 있다. 직접적 연결일 수도 있고, 중간 매체를 통해 간접적으로 연결될 수도 있으며, 두 요소간의 내부 연결일 수도 있다. 본 출원에 있어서, 상술한 용어의 구체적인 의미는 당업자에게 있어서 구체적인 상황에 따라 이해할 수 있을 것이다.

제1 실시예

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터의 오토레벨링 장치에 대해 설명한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 3D 프린터의 오토레벨링 장치는 케이스(1), 광전 스위치(2), 전자기 조립체(3) 및 프로브 조립체(4)를 포함한다. 케이스(1)는 3D 프린터의 노즐 조립체에 연결되고, 광전 스위치(2)는 케이스(1)에 설치되며, 광전 스위치(2)는 감광 슬롯(21)을 가진다. 전자기 조립체(3)는 케이스(1) 내에 설치되고, 전자기 조립체(3)는 슬라이딩 홀을 가지는바, 프로브 조립체(4)가 슬라이딩 홀에 슬라이드 가능하게 장착되고, 프로브 조립체(4)의 일단부가 감광 슬롯(21)에 장착되며, 전자기 조립체(3)가 프로브 조립체(4)를 이동하도록 구동하여 감광 슬롯(21)에 장착된 프로브 조립체(4)의 일단부가 감광 슬롯(21)으로부터 분리된다. 레벨링 과정에 있어서는, 전자기 조립체(3)에 전류가 인가된 후, 프로브 조립체(4)는 자력의 흡인 하에 아래쪽으로 이동한다. 프로브 조립체(4)가 아래쪽으로 이동할 때, 프로브 조립체(4)의 상단이 광전 스위치(2)의 감광 슬롯(21)으로부터 탈출되고, 그에 따라 광전 스위치(2)의 광전 신호가 온되어 3D 프린터의 전체 노즐 조립체가 아래쪽으로 이동하도록 제어된다. 노즐 조립체는 전체의 오토레벨링 장치를 아래쪽으로 이동하도록 구동하고, 프로브 조립체(4)의 하단이 프린트 플랫폼에 접촉되면 프로브 조립체(4)의 하단이 위로 향하는 추력을 받아 일정 거리를 위쪽으로 이동한다. 이로써, 프로브 조립체(4)의 상단이 광전 스위치(2)의 감광 슬롯(21)에 들어가 광전 신호를 차단하는바, 이때 회로 기판(5)은 광전 스위치(2)의 광전 신호의 오프를 인식하고, 노즐 조립체가 아래쪽으로 이동하는 것을 멈추도록 제어하며, 현재의 노즐 조립체의 높이 데이터를 3D 프린터의 제어 메인보드로 전송하여 한 포인트의 레벨링 작업을 완료한다. 이 오토레벨링 장치는 전자기 조립체(3)를 이용하여 프로브 조립체(4)를 위아래로 이동하도록 구동하고, 프로브 조립체(4)의 상단은 감광 슬롯(21)에 삽입되거나 분리되어 광전 스위치(2)의 광전 신호의 온/오프를 제어함으로써, 프로브 조립체(3)가 플랫폼에 닿는 신호를 획득한다. 이러한 레벨링 방법은, 간단하고 안정적이며 감지 반복성이 높고 복잡한 회로 및 소프트웨어 협력이 필요하지 않다. 이로써, 전체의 오토레벨링 장치는 구조가 간단하고, 제조 난이도가 낮으며, 제조 비용이 저렴하다.

구체적으로, 케이스(1)는 앞 케이스(11)와 뒤 케이스(12)을 포함한다. 앞 케이스(11)의 앞측 벽에는 4개의 클램핑 홀(111)이 제공되고, 상부 벽에는 콘센트 홀(112)이 제공된다. 앞 케이스(11)의 내측에는 간격을 두고 4개의 위치 결정 포스트가 배치되는바, 4개의 클램핑 홀(111)은 2개의 그룹으로 분할되고, 각 그룹의 2개의 클램핑 홀(111)은 수직 방향으로 간격을 두고 설치된다. 2개의 그룹의 클램핑 홀(111)은 앞 케이스(11)의 앞측 벽의 좌측과 우측에 각각 위치한다. 뒤 케이스(12)에는 4개의 클램핑 돌출부(121)가 제공되며, 각각의 클램핑 돌출부(121)는 모두 하나의 클램핑 홀(111)에 장착될 수 있다. 이와 같이 클램핑 홀(111)과 클램핑 돌출부(121)를 이용하여 상호작용하는 착탈구조는, 한편으로는 구조가 간단하여 앞 케이스(11)와 뒤 케이스(12)의 생산 및 제조에 용이하고, 다른 한편으로는 앞 케이스(11) 및 뒤 케이스(12)의 장착 및 분리를 용이하게 한다. 이는, 전체의 오토레벨링 장치의 조립 및 유지보수를 용이하게 한다.

회로 기판(5)에는 4개의 위치 결정 홀(51)과 배선 잭(52)이 제공되는바, 각 위치 결정 홀(51)은 위치 결정 포스트에 연결되고, 배선 잭(52)은 콘센트 홀(112)에 대응하여 배치된다.

본 실시예의 오토레벨링 장치에 있어서는, 회로 기판(5)이 제공되지 않으면, 광전 스위치(2)와 전자기 조립체(3)는 모두 와이어를 통해 전체 3D 프린터의 제어 메인보드에 연결되기 때문에, 이는 전체의 3D 프린터의 배선을 더 복잡하게 만들 뿐만 아니라 오토레벨링 장치의 작동 신뢰성을 저하시킨다. 그러나, 본 실시예의 오토레벨링 장치에 있어서는, 회로 기판(5)이 별도로 제공되어, 광 센서 스위치의 제어 및 전자기 조립체(3)의 제어를 용이하게 하고 있다. 장착 과정에 있어서 하나의 데이터 케이블을 통해 회로 기판(5)과 3D 프린터의 제어 메인보드를 연결할 수 있어, 3D 프린터의 배선을 단순화할 뿐만 아니라 오토레벨링 장치의 작동 신뢰성을 향상시킨다.

구체적으로, 전자기 조립체(3)는 장착 부품(31), 코일(32) 및 전자기 외각(electromagnetic shell; 33)을 포함한다. 장착 부품(31)은 원주 방향을 따라 연장되는 장착 슬롯(311)을 갖고, 코일(32)은 장착 슬롯(311)에 장착되며, 전자기 외각(33)은 장착 부품(31)에 덮어 씌워져 장착 슬롯(311)을 밀봉하고, 전자기 외각(33)의 일단부에는 환형 볼록판(311)을 제공한다. 환형 볼록판(331)과 전자기 외각(33)의 내주벽 사이에는 간격을 설치하여 위치 결정 슬롯(332)을 한정하고, 장착 부품(31)의 일단부가 위치 결정 슬롯(332) 내에 삽입되도록 한다. 전자기 조립체(3)는 원통형 전자석 구조로 형성되어 있는바, 한편으로는 전자기 조립체(3)의 구조를 단순화하여 전자기 조립체(3)의 부피를 줄일 수 있으며, 다른 한편으로는 전자기 조립체(3)에 전원이 공급될 때 자기장 강도를 증가시켜, 프로브 조립체(4)가 이동하도록 안정적으로 구동할 수 있도록 한다. 장착 부품(31)은 전자기 외각(33)의 위치 결정 슬롯(332)에 삽입됨으로써, 장착 부품(31)과 전자기 외각(33)의 연결 안정성 및 연결 밀봉성을 보장하고, 코일(32)이 상대적으로 밀폐된 공간에 있도록 더 잘 보장하며, 외부 먼지에 의한 코일(32)의 오염을 방지하여 코일(32)이 안정적이고 확실하게 작동할 수 있도록 한다.

바람직하게는, 전자기 외각(33)은 금속 외각이고, 금속 외각은 전자기 차폐층을 형성하여, 코일(32)에 대한 외부 전자기 신호와의 간섭을 회피할 수 있다.

구체적으로, 프로브 조립체(4)는 연결 기둥(41), 프로브 헤드(42) 및 탄성 부품(43)를 포함한다. 연결 기둥(41)의 일단은 감광 슬롯(21)에 장착되고, 타단은 슬라이딩 홀에 장착된다. 프로브 헤드(42)의 일단은 나사를 통하여 연결 기둥(41)에 연결되고, 타단은 슬라이딩 홀로부터 돌출한다. 탄성 부품(43)은 프로브 헤드(42)에 덮어 씌워지며, 탄성 부품(43)의 일단은 연결 기둥(41)에 접하고, 타단은 슬라이딩 홀의 내부 단면에 접한다. 실제의 작업 과정에 있어서는, 케이스(1)가 3D 프린터의 노즐 조립체에 장착된 후, 레벨링이 시작되면 코일(32)을 향해 비교적 큰 전류가 흐르게 된다. 이때 전류의 자기 효과에 의해 자기장이 발생하고, 연결 기둥(41)은 자기력의 흡인 하에 탄성 부품(43)의 추력을 이겨내고 아래쪽으로 향해 이동함으로써, 프로브 헤드(42)가 돌출하는바, 프로브 헤드(42)가 완전하게 돌출한 후에 코일(32)의 전원 전압과 전류를 감소시킨다. 코일(32)의 전원 전압과 전류가 상대적으로 작기 때문에, 생성된 자기장이 상대적으로 약하고, 프로브 헤드(42)에 가해지는 힘이 상대적으로 작다. 이 때, 비교적 작은 압력으로 프로브 헤드(42)가 프린트 플랫폼을 감지할 수 있으므로, 오토레벨링 장치의 레벨링 정확도가 향상될 수 있다. 연결 기둥(41)이 아래로 이동하는 과정에 있어서는, 연결 기둥(41)의 타단부가 광전 스위치(2)의 감광 슬롯(21)으로부터 탈출되고, 그에 따라 광전 스위치(2)의 광전 신호가 온되어 3D 프린터의 전체의 노즐 조립체가 아래쪽으로 이동하도록 제어된다. 노즐 조립체는 전체의 오토레벨링 장치를 아래쪽으로 이동하도록 구동하고, 프로브 헤드(42)가 프린트 플랫폼에 접촉되면 프로브 헤드(4)가 위로 향하는 추력을 받아 일정 거리를 위쪽으로 이동한다. 이때, 연결 기둥(41)도 함께 위쪽으로 이동하여 광전 스위치(2)의 감광 슬롯(21)에 들어가 광전 신호를 차단하는바, 이때 회로 기판(5)은 광전 스위치(2)의 광전 신호의 오프를 인식하고, 노즐 조립체가 아래쪽으로 이동하는 것을 멈추도록 제어하며, 현재의 노즐 조립체의 높이 데이터를 3D 프린터의 제어 메인보드로 전송한다. 그리고, 코일(32)의 전원이 차단되고, 탄성 부품(43)의 추력에 의해 프로브 헤드(42)가 수축되어 원래의 상태로 복귀됨으로써, 한 포인트의 레벨링 작업이 종료되고, 다음 포인트의 레벨링 작업이 수행된다. 실제의 레벨링 과정에 있어서는 최소한 3개의 포인트의 레벨링 작업이 필요하게 된다.

또한, 프로브 헤드(42)는 프로브 부분(421)과 연결 부분(422)을 포함한다. 프로브 부분(421)은 원주 방향을 따라 돌출된 돌출부(4211)를 갖고, 돌출부(4211)의 직경은 슬라이딩 홀의 직경보다 크며, 연결 부분(422)은 일단부가 프로브 부분(421)과 연결되고, 타단부가 연결 기둥(41)과 연결되며, 탄성 부품(43)은 연결 부분(422)에 덮어 씌워진다. 돌출부(4211)의 직경이 슬라이딩 홀의 직경보다 크므로, 프로브 부분(421)이 슬라이딩 홀 내로 완전히 후퇴되는 현상을 방지할 수 있고, 그에 따라 프로브 헤드(42)의 작업 신뢰성을 확보할 수 있다. 선택적으로, 프로브 헤드(42)는 코일(32)에 전원이 공급될 때 프로브 헤드(42)가 안정적으로 이동하도록 구동할 수 있는 연자성 금속 부품인바, 이에 의해 프로브 헤드(42)가 프린트 플랫폼에 안정적으로 접촉하도록 보장하면서 레벨링을 실현할 수 있다.

본 실시예의 프로브 조립체(4)는 영구 자석 프로브를 포함하고, 영구 자석 프로브는 슬라이딩 홀에 슬라이딩 가능하게 배치되며, 전자기 조립체(3)가 순방향으로 통전할 때, 영구 자석 프로브는 광전 스위치(2)로부터 멀리 떨어지는 방향으로 슬라이딩하고, 전자기 조립체(3)가 역방향으로 통전할 때, 영구 자석 프로브는 광전 스위치(2)에 가까워지는 방향으로 슬라이딩한다. 상술한 연결 기둥(41), 프로브 헤드(42) 및 탄성 부품(43)의 결합된 프로브 조립체(4)에 비해, 프로브 조립체(4)는 영구 자석 프로브만을 포함하는바, 그 구조가 더 간단해진다. 이로써, 전체의 오토레벨링 장치의 구조가 더욱 단순화되고 오토레벨링 장치의 제조 및 조립의 난이도가 낮아지며, 오토레벨링 장치의 생산 비용이 낮아진다.

제2 실시예

또한, 본 발명은 노즐 조립체, 상술한 3D 프린터의 오토레벨링 장치를 포함하는 3D 프린터를 개시하고, 3D 프린터의 오토레벨링 장치는 노즐 조립체에 장착된다. 이러한 3D 프린터는 오토레벨링 장치를 이용하여 프린터 플랫폼의 서로 다른 위치의 포인트을 감지하고, 여러 포인트의 Z축 높이 데이터를 획득하며, 소프트웨어를 사용하여 노즐에 대한 이들 포인트에 의해 구성되는 평면(즉, 프린트 플랫폼 평면)의 경사각을 계산할 수 있다. 소프트웨어를 통해 상기 경사각을 보정하여 노즐에 대한 프린트 플랫폼의 수평 상태를 실현하고, 프린트 플랫폼의 레벨링을 실현함으로써, 3D 프린터의 프린트 정확도를 보장한다.

본 명세서의 설명에 있어서, 용어 "일부 실시예", "다른 실시예" 등의 설명은 이 실시예나 예시에 묘사된 구체적인 특징, 구조, 재료 또는 특징과 결합하여 본 발명의 적어도 하나의 실시예 또는 예시에 포함하는 것을 의미한다. 본 명세서에서 전술한 용어에 대한 설명적 표현은 반드시 동일한 실시예나 예시를 가리키는 것은 아니다. 더욱이, 설명된 구체적 특징, 구조, 재료 또는 특성은 임의의 하나 이상의 실시예 또는 예시에서 적절한 방식으로 조합될 수 있다.

상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상에 따라 구체적인 실시예 및 적용 범위가 변경될 수 있으며, 본 명세서의 내용은 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

케이스 1
앞 케이스 11
클램핑 홀 111
콘센트 홀 112
뒤 케이스 12
클램핑 돌출부 121
광전 스위치 2
감광 슬롯 21
전자기 조립체 3
장착 부품 31
장착 슬롯 311
코일 32
전자기 외각 33
환형 볼록판 331
위치 결정 슬롯 332
프로브 조립체 4
연결 기둥 41
프로브 헤드 42
프로브 부분 421
돌출부 4211
연결부 422
탄성 부품 43
회로 기판 5
위치 결정 홀 51
배선 잭 52

Claims

3D 프린터의 오토레벨링 장치로서,
감광 슬롯(21)을 갖는 광전 스위치(2);
슬라이딩 홀을 갖는 전자기 조립체(3); 및
상기 슬라이딩 홀에 슬라이딩 가능하게 장착되고, 일단부가 상기 감광 슬롯(21)에 장착되는 프로브 조립체(4)를 포함하고,
상기 전자기 조립체(3)는 상기 프로브 조립체(4)를 이동하도록 구동함으로써, 상기 감광 슬롯(21)에 장착된 상기 프로브 조립체(4)의 일단부가 상기 감광 슬롯(21)으로부터 분리되도록 하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 오토레벨링 장치.
제1항에 있어서, 상기 프로브 조립체(4)는,
일단부가 상기 감광 슬롯(21)에 장착되고, 타단부가 상기 슬라이딩 홀에 장착되는 연결 기둥(41);
일단부가 상기 연결 기둥(41)에 연결되고, 타단부가 상기 슬라이딩 홀로부터 돌출하는 프로브 헤드(42); 및
상기 프로브 헤드(42)에 덮어 씌워지고, 일단부가 상기 연결 기둥(41)에 접하고, 타단은 상기 슬라이딩 홀의 내부 단면에 접하는 탄성 부품(43)을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 오토레벨링 장치.
제2항에 있어서,
상기 프로브 헤드(42)는, 프로브 부분(421)과 연결 부분(422)을 포함하고,
상기 프로브 부분(421)은 원주 방향을 따라 돌출된 돌출부(4211)를 갖고, 상기 돌출부(4211)의 직경은 상기 슬라이딩 홀의 직경보다 크며,
상기 연결 부분(422)의 일단부가 상기 프로브 부분(421)과 연결되고, 타단부가 상기 연결 기둥(41)과 연결되며,
상기 탄성 부품(43)은 상기 연결 부분(422)에 덮어 씌워져 있는 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 오토레벨링 장치.
제1항에 있어서,
상기 프로브 조립체(4)는 영구 자석 프로브를 포함하고,
상기 영구 자석 프로브는 상기 슬라이딩 홀에 슬라이딩 가능하게 배치되고, 상기 전자기 조립체(3)가 순방향으로 통전할 때, 상기 영구 자석 프로브는 상기 광전 스위치(2)로부터 멀리 떨어지는 방향으로 슬라이딩하며, 상기 전자기 조립체(3)가 역방향으로 통전할 때, 상기 영구 자석 프로브는 상기 광전 스위치(2)에 가까워지는 방향으로 슬라이딩하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 오토레벨링 장치.
제1항에 있어서,
상기 프로브 조립체(3)는,
원주 방향을 따라 연장되는 장착 슬롯(311)을 갖는 장착 부품(31);
상기 장착 슬롯(311)에 장착되는 코일(32); 및
상기 장착 부품(31)에 덮어 씌워져 상기 장착 슬롯(311)을 밀봉하는 전자기 외각(33)을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 오토레벨링 장치.
제5항에 있어서,
상기 전자기 외각(33)의 일단부에 환형 볼록판(331)이 제공되고, 상기 환형 볼록판(331)과 상기 전자기 외각(33)의 내주벽 사이에는 간격을 설치하여 위치 결정 슬롯(332)을 한정하고, 상기 장착 부품(31)의 일단부가 상기 위치 결정 슬롯(332)에 삽입되도록 하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 오토레벨링 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
3D 프린터의 노즐 조립체에 연결된 케이스(1)를 더 포함하고, 상기 광전 스위치(2) 및 전자기 조립체(3)는 모두 상기 케이스(1) 내에 설치되며, 상기 케이스(1)는 앞 케이스(11) 및 뒤 케이스(12)를 포함하고, 상기 앞 게이스(11) 및 상기 뒤 케이스(12) 중 하나에는 클램핑 돌출부(121)가 제공되고 다른 하나에는 상기 클램핑 돌출부(121)와 매칭하는 클램핑 홀(111)이 제공되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 오토레벨링 장치.
제7항에 있어서,
상기 3D 프린터의 오토레벨링 장치는 회로 기판(5)을 더 포함하고, 상기 광전 스위치(2)는 상기 회로 기판(5)에 연결되고, 상기 회로 기판(5)에는 배선 잭(52)이 제공되며, 상기 케이스(1)에는 상기 배선 잭(52)에 대응하여 설치된 콘센트 홀이 제공되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 오토레벨링 장치.
제8항에 있어서,
상기 케이스(1)의 내측벽에 위치 결정 포스트가 제공되고, 상기 회로 기판(5)에는 상기 위치 결정 포스트와 매칭되는 위치 결정 홀이 제공되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 오토레벨링 장치.
3D 프린터로서,
노즐 조립체; 및
청구항 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 3D 프린터의 오토레벨링 장치를 포함하고,
상기 3D 프린터의 오토레벨링 장치는 상기 노즐 조립체에 장착되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터.