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KR101655091B1 - Removable Nozzle Module and 3D Printing Apparatus for food having the same - Google Patents

Removable Nozzle Module and 3D Printing Apparatus for food having the same Download PDF

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Publication number
KR101655091B1
KR101655091B1 KR1020150031076A KR20150031076A KR101655091B1 KR 101655091 B1 KR101655091 B1 KR 101655091B1 KR 1020150031076 A KR1020150031076 A KR 1020150031076A KR 20150031076 A KR20150031076 A KR 20150031076A KR 101655091 B1 KR101655091 B1 KR 101655091B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cylinder
piston
nozzle
printing apparatus
raw material
Prior art date
Application number
KR1020150031076A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이양창
유충현
최경만
Original Assignee
대림대학교산학협력단
이양창
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대림대학교산학협력단, 이양창 filed Critical 대림대학교산학협력단
Priority to KR1020150031076A priority Critical patent/KR101655091B1/en
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Publication of KR101655091B1 publication Critical patent/KR101655091B1/en

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    • A—HUMAN NECESSITIES
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Abstract

The present invention relates to a nozzle module and a 3D printing apparatus including the same. The nozzle module is coupled with a main body of the 3D printing apparatus. The nozzle module includes a raw material-containing cylinder and a piston. The cylinder has an opening portion and a nozzle. The opening portion is open with a size corresponding to an internal diameter and the nozzle is formed to have a decreasing diameter, the raw material being discharged through the nozzle because of pressure. The piston has a slidable head portion inserted into the cylinder and a coupling portion formed on the side opposite to the head portion and removably coupled with the 3D printing apparatus. The cylinder and the piston are removably coupled with the main body of the 3D printing apparatus in a state where the cylinder and the piston are temporarily coupled with each other.

Description

착탈식 노즐 모듈 및 이를 포함하는 식품용 3차원 프린팅 장치{Removable Nozzle Module and 3D Printing Apparatus for food having the same}[0001] The present invention relates to a detachable nozzle module and a three-dimensional printing apparatus for food including the detachable nozzle module,

본 발명은 착탈식 노즐 모듈 및 이를 포함하는 식품용 3차원 프린팅 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a removable nozzle module and a three-dimensional printing apparatus for food including the same.

3D 프린팅 장치는 연속적으로 각 층에 따라 물질을 뿌리면서 3차원 물체를 만들어내는 장치로, 밀링 또는 절삭이 아닌 기존의 잉크젯 프린터에서 쓰이는 것과 유사한 적층 방식으로 입체물을 제작하는 장치를 말한다. 또한, 3D 프린팅 장치는 제작할 수 있는 형태가 다양하고 다른 제조 기술에 비해 사용하기가 쉬운 장점이 있다. A 3D printing device is a device that produces a three-dimensional object while spraying material along each layer continuously. It is a device that manufactures a three-dimensional object by a lamination method similar to that used in conventional inkjet printers, not by milling or cutting. In addition, the 3D printing apparatus has a variety of forms that can be manufactured and is easy to use compared to other manufacturing techniques.

3D 프린팅 장치의 기술이 발달하며 보편화될수록 수혜를 보는 산업중의 하나는 식품산업이다. 식품산업은 다양한 식재료를 분말이나 반 액상 형태로의 가공이 용이하고, 이를 이용하여 식품용 3D 프린팅 장치를 통해 제조가 가능하다. 식품용 3차원 프린팅 장치에 이용될 분말 및 반 액상으로 가공된 식재료는 위생을 위하여 실리더 등에 주입되어 유통될 수 있고, 이를 통해 식재료의 보관 및 물류비용이 감소될 수 있다. One of the industries benefiting from the development of 3D printing devices and the universalization of them is the food industry. The food industry can easily process various food materials into powder or semi-liquid form, and it is possible to manufacture them by using 3D printing device for food. Powdered and semi-liquid processed foodstuffs to be used in a food-grade three-dimensional printing apparatus can be injected into a cylinder or the like for hygiene, and the storage and distribution costs of the foodstuffs can be reduced.

일반적인 3D프린터의 프린팅 방식은 크게 FDM방식(Fused Deposition Modelling)과 DLP방식(Digital Light Processing), SLA방식(Stereolithography Apparatus) 그리고 SLS방식(Selective Laser Sintering)으로 구분되어 지고 있다. 또한, 사용 재료는 세라믹, 플라스틱, 금속, 수지 등 다양한 종류가 사용되어 지고 있으며, 3D프린팅 소재 산업의 발달과 함께 식재료 등을 포함하여 더욱더 다양해지고 있는 추세이다.Typical printing methods of 3D printers are classified into FDM (Fused Deposition Modeling), DLP (Digital Light Processing), SLA (Stereolithography Apparatus) and SLS (Selective Laser Sintering). Various materials such as ceramics, plastics, metals, and resins have been used as materials to be used. As the 3D printing material industry has developed, it has become more diverse including food materials and the like.

일반적으로, 식품제작용 3D프린터의 제품성형 방식은 대상물체를 2차원의 평면형태로 성형한 것을 3차원으로 적층하면서 형태를 만들어가는 적층식(FDM)으로, 이를 위한 식재료 압출장치는 크게 가열압출방식과 비가열 압출방식으로 구분되어 진다.Generally, the product molding method of a 3D printer for food production is a lamination type (FDM) in which a target object is formed into a two-dimensional flat form and three-dimensionally laminated, and a food material extruding apparatus for this purpose is largely heat- Method and non-heat extrusion method.

가열압출방식은 초컬릿과 설탕 등으로 대변되는 열가소성 식재료를 가열하여 용융된 식재료를 압출하는 방식으로 노즐부분에 식재료에 열을 전달할 수 있도록 하는 노즐히팅부를 포함하거나, 식재료 카트리지를 가열할 수 있도록 하는 카트리지 히팅부를 포함하고 있다.The heating and extruding method includes a nozzle heating part for heating the thermoplastic foodstuff represented by chocolate and sugar or the like to extrude the melted food material so as to transmit heat to the ingredients in the nozzle part or a cartridge for heating the food material cartridge And a heating unit.

비가열 압출방식은 선 가공처리된 반 액상의 식재료에 적합하며, 일반적으로 주사기를 응용하여 개발한 실린더형 카트리지에 반 액상의 식재료를 충진하고, 피스톤을 밀어 노즐을 통해 식재료를 압출함으로써 2차원 평면형태를 만들고 이를 순차적으로 적층하여 식품을 3차원으로 성형하는 것이다.The non-heat extrusion method is suitable for semi-liquid foodstuffs that have been subjected to pre-processing. Generally, a semi-liquid food material is filled in a cylindrical cartridge developed by applying a syringe and the food is extruded through a nozzle by pushing the piston. And shaping the food into three dimensions by laminating it sequentially.

그러나, 종래의 식품용 3D 프린터에서 식재료 카트리지는 매회 사용후 소재의 잔여물이 노즐의 끝단 부분에 남아 있어, 카트리지의 세척 및 소독을 실시해야 하는 식품위생관리상의 불편함이 있었다. 또한, 식재료 카트리지를 교환하는 과정에서 공기에 노출되어 식재료가 공기에 의해 오염가능한 문제점이 있었다.However, in the conventional food 3D printer, the food material cartridge remains in the end portion of the nozzle each time after use, which is inconvenient for food hygiene management in which the cartridge must be cleaned and disinfected. In addition, there is a problem that the food material is exposed to the air during the process of replacing the food material cartridge and contaminated by the air.

한편 본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허 제10-2014-0121034호에 개시되어 있다.On the other hand, the background technology of the present invention is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2014-0121034.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 발명의 일 목적은 3D 프린팅 장치에 착탈 가능하고, 재료 소진시 교체가 가능한 노즐 모듈 및 이를 포함하는 3D 프린팅 장치를 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide a nozzle module which can be detached from a 3D printing device and can be replaced when material is exhausted, and a 3D printing device including the nozzle module.

또한, 본 발명의 다른 일 목적은 상기 노즐 모듈을 교체 시, 외부 공기와의 접촉을 최소화하여 내부의 식재료를 오염으로부터 보호하는 것이 가능한 노즐 모듈 및 이를 포함하는 3D 프린팅 장치를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a nozzle module and a 3D printing apparatus including the same that can minimize the contact with outside air when the nozzle module is replaced, thereby protecting the internal ingredients from contamination.

이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위한 노즐 모듈은, 3차원 프린팅 장치의 본체에 결합하는 노즐모듈에 있어서, 내부에 원료를 포함하고, 내부의 직경과 대응되는 크기로 개구되는 개구부 및 직경이 작아지도록 형성되고, 압력에 의해 상기 원료가 토출되는 노즐을 포함하는 실린더, 및 상기 실린더 내부에 끼움되어 슬라이딩 가능하게 형성되는 헤드부 및 상기 헤드부의 반대측에 형성되고 상기 3차원 프린팅 장치에 착탈 가능하게 결합되는 결합부를 포함하는 피스톤을 포함하되,상기 실린더 및 피스톤은 서로 가결합된 상태로 상기 3차원 프린팅 장치의 본체에 교체가능하도록 착탈가능하게 결합된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a nozzle module coupled to a main body of a three-dimensional printing apparatus, the nozzle module including a raw material therein, an opening portion having a size corresponding to the inside diameter, And a head which is formed on the opposite side of the head portion and which is detachably attached to the three-dimensional printing apparatus, the cylinder including a nozzle including a nozzle through which the raw material is discharged by pressure, Wherein the cylinder and the piston are detachably coupled to the body of the three-dimensional printing apparatus in a state where the cylinder and the piston are coupled to each other in an interchangeable manner.

또한 본 발명에서, 상기 결합부는 상단부의 직경보다 하단부의 직경이 넓도록 리세스되어 형성되는 것이 바람직하다.Further, in the present invention, it is preferable that the coupling portion is formed by being recessed so that the diameter of the lower end portion is larger than the diameter of the upper end portion.

또한 본 발명에서, 상기 헤드부는 상기 실린더 내부에 끼움되어 배치되고, 상기 헤드부가 상기 실린더로부터 이탈되지 않도록, 상기 헤드부 및 상기 실린더 타단을 덮는 씰(seal)을 더 포함할 수 있다.In addition, in the present invention, the head portion may further include a seal which is fitted in the cylinder and covers the head portion and the other end of the cylinder so that the head portion is not separated from the cylinder.

또한 본 발명에서, 상기 노즐의 단부에는 사용자가 제거할 수 있도록 상기 노즐과 일체로 형성되는 캡이 있어 노즐부 및 식재료의 오염을 방지할 수 있다.Further, in the present invention, a cap formed integrally with the nozzle so as to be removable by a user is provided at the end of the nozzle, thereby preventing contamination of the nozzle unit and the foodstuff.

상기와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위한 3D 프린팅 장치는, 본체와, 상기 본체에 결합되어 원료물질을 토출하는 노즐모듈을 포함하는 3차원 프린팅 장치에 있어서, 상기 노즐모듈은 내부에 원료를 포함하고, 내부의 직경과 대응되는 크기로 개구되는 개구부 및 직경이 작아지도록 형성되고, 압력에 의해 상기 원료가 토출되는 노즐을 포함하는 실린더, 및 상기 실린더 내부에 끼움되어 슬라이딩 가능하게 형성되는 헤드부 및 상기 헤드부의 반대측에 형성되고 상기 3차원 프린팅 장치에 착탈 가능하게 결합되는 결합부를 포함하는 피스톤을 포함하되, 상기 실린더 및 피스톤은 서로 가결합된 상태로 상기 3차원 프린팅 장치의 본체에 착탈가능하게 결합되고, 상기 본체에는 상기 피스톤과 결합되어, 상기 피스톤을 이동시키는 구동부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a 3D printing apparatus including a main body and a nozzle module coupled to the main body to discharge a raw material, wherein the nozzle module includes a raw material A cylinder including a nozzle which is formed so as to have an opening and a diameter smaller than a diameter corresponding to a diameter of the inside and through which the raw material is discharged by pressure, and a head And a coupling part formed on the opposite side of the head part and detachably coupled to the three-dimensional printing device, wherein the cylinder and the piston are detachably attached to the main body of the three-dimensional printing device And the main body includes a driving unit coupled to the piston to move the piston.

또한 본 발명에 있어서, 상기 구동부는, 정방향 또는 역방향으로 회전되는 피니언, 일단은 상기 피니언과 결합되고, 타단은 상기 피스톤에 끼움되어 상기 피스톤이 상하로 움직이는 속도를 조절하는 랙(rack)유닛, 및 상기 피니언을 정방향 또는 역방향으로 회전시키는 모터를 포함할 수 있다.In the present invention, the driving unit may include a rack unit that rotates in a forward or reverse direction, a rack unit coupled to the pinion at one end, and a speed at which the piston moves up and down, And a motor for rotating the pinion in a forward direction or a reverse direction.

또한 본 발명에 있어서, 상기 실린더에 연결되고, 상기 실린더 내부의 원료의 온도가 높아지도록, 상기 실린더에 권선되어 상기 실린더를 가열하는 열선 및 상기 열선의 온도를 조절하는 전원공급 커넥터를 더 포함할 수 있다.Further, according to the present invention, the apparatus may further include a heating wire connected to the cylinder, the heating wire being wound on the cylinder so as to raise the temperature of the raw material in the cylinder, and a power supply connector for regulating the temperature of the heating wire have.

또한 본 발명에 있어서, 상기 실린더를 상기 본체에 고정시키는 착탈부를 더 포함하고, 상기 착탈부는, 상기 실린더를 감싸도록 형성되고, 전기적으로 연결되어 상기 실린더에 열을 전달하는 몸체를 포함할 수 있다.In addition, the present invention may further include a detachable portion for fixing the cylinder to the main body, and the detachable portion may include a body formed to surround the cylinder and electrically connected to transmit heat to the cylinder.

상술한 본 발명의 과제의 해결 수단들 중 적어도 하나에 따르는 노즐 모듈에 의하면, 실린더 및 피스톤이 서로 가결합된 상태로 3차원 프린팅 장치에 착탈가능하게 결합되므로, 상기 실린더 내부에 있는 원료가 외부공기와 접촉되지 않아 원료가 오염되지 않을 수 있고, 위생상의 관리가 이루어질 수 있다.According to the nozzle module according to at least one of the above-described means for solving the problems of the present invention, since the cylinder and the piston are detachably coupled to the three-dimensional printing device in a state where the cylinder and the piston are coupled to each other, The raw material can be prevented from being contaminated, and sanitary management can be achieved.

또한 노즐부와 일체로 형성되는 캡은 노즐모듈의 유통시 발생할 노즐부위 오염을 방지할 수 있고 3차원 프린터에 결합시 제거하여 사용할 수 있다. In addition, the cap integrally formed with the nozzle unit can prevent contamination of the nozzle area during the flow of the nozzle module, and can be removed when coupled to a three-dimensional printer.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치를 나타낸 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 노즐 모듈 및 렉유닛이 분리된 모습을 나타낸 개념도,
도 3a 및 도 3b는 노즐 모듈이 3차원 프린팅 장치에 장착되는 모습을 나타낸 부분 사시도이다.1 is a perspective view illustrating a 3D printing apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a conceptual view showing a state in which the nozzle module and the rack unit shown in FIG. 1 are separated;
3A and 3B are partial perspective views showing a state in which the nozzle module is mounted on the 3D printing apparatus.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. It is noted that the technical terms used herein are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the scope of the technology disclosed herein. Also, the technical terms used herein should be interpreted as being generally understood by those skilled in the art to which the presently disclosed subject matter belongs, unless the context clearly dictates otherwise in this specification, Should not be construed in a broader sense, or interpreted in an oversimplified sense. In addition, when a technical term used in this specification is an erroneous technical term that does not accurately express the concept of the technology disclosed in this specification, it should be understood that technical terms which can be understood by a person skilled in the art are replaced. Also, the general terms used in the present specification should be interpreted in accordance with the predefined or prior context, and should not be construed as being excessively reduced in meaning.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. Also, the singular forms "as used herein include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprising ", or" comprising ", etc. should not be construed as necessarily including the various elements or steps described in the specification, Or may be further comprised of additional components or steps.

또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.Further, in the description of the technology disclosed in this specification, a detailed description of related arts will be omitted if it is determined that the gist of the technology disclosed in this specification may be obscured. It is to be noted that the attached drawings are only for the purpose of easily understanding the concept of the technology disclosed in the present specification, and should not be construed as limiting the spirit of the technology by the attached drawings.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to designate identical or similar elements, and redundant description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치(10)를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 노즐 모듈(110) 및 랙유닛(320)이 분리된 모습을 나타낸 개념도이다.FIG. 1 is a perspective view showing a three-dimensional printing apparatus 10 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a conceptual view showing a state in which the nozzle module 110 and the rack unit 320 shown in FIG. 1 are separated .

도면을 참조하면, 본 발명에 따르는 3차원 프린팅 장치(10)는 본체(10)와, 상기 본체(10), 구체적으로 노즐 체결판(221)에 결합되어 원료물질을 토출하는 노즐 모듈(110)을 포함한다.Referring to the drawings, a three-dimensional printing apparatus 10 according to the present invention includes a main body 10, a nozzle module 110 coupled to the main body 10, specifically, the nozzle securing plate 221, .

본체(10)는 서로 일정한 각도를 이루는 제1면(211) 및 제2면(212)을 포함할 수 있다. 그리고 상기 제1면(211)에 배치되고 이동가능한 제1이동부(220) 및 제2면(212)에 배치되고 이동가능한 제2이동부(230)를 포함할 수 있다. 제1이동부(220)는 X축 및 Z축에 대한 이동이 가능하게 본체(10)의 제1면(211)상에 배치되어 있다. 상기 제1이동부(220)에는 노즐 모듈(110)이 착탈가능한 노즐 체결판(221)이 형성된다. The body 10 may include a first surface 211 and a second surface 212 that are at an angle to each other. And a first moving part 220 disposed on the first surface 211 and movable and a second moving part 230 disposed on the second surface 212 and movable. The first moving part 220 is disposed on the first surface 211 of the main body 10 so as to be movable with respect to the X axis and the Z axis. The first moving part 220 is formed with a nozzle clamping plate 221 to which the nozzle module 110 can be detached.

노즐 모듈(110)은 내부에 원료를 포함하는 실린더(110) 및 상기 실린더(110)에 끼움되는 피스톤(120)을 포함한다. The nozzle module 110 includes a cylinder 110 including a raw material therein and a piston 120 fitted in the cylinder 110. [

실린더(110)의 일단에는 실린더 내부의 직경과 대응되는 크기로 개구되는 개구부(111)가 형성된다. 또한 실린더(110)의 타단에는 단부로 갈수록 직경이 작아지고, 단부가 개구되어 피스톤(120)의 압력에 의해 내부의 원료가 토출되는 노즐(125)이 형성된다. 또한, 상기 실린더(110)의 몸체부(113)에는 내부에 담기는 원료물질을 히팅하기 위한 열선(115)이 권선될 수 있다.At one end of the cylinder 110, an opening 111 is formed to have a size corresponding to the diameter of the inside of the cylinder. The other end of the cylinder 110 has a smaller diameter toward its end and a nozzle 125 through which an end of the raw material is discharged by the pressure of the piston 120 is formed. The body portion 113 of the cylinder 110 may be wound with a heat wire 115 for heating the raw material.

피스톤(120)은 상기 실린더(110) 내부에 끼움되어 슬라이딩 가능하게 형성되는 헤드부(121) 및 상기 헤드부(121)의 반대측에 형성되고 상기 3차원 프린팅 장치(10)에 착탈 가능하게 결합되는 결합부(122)(122)를 포함한다. The piston 120 includes a head 121 which is inserted into the cylinder 110 so as to be slidable and a head 121 which is formed on the opposite side of the head 121 and is detachably coupled to the 3D printing apparatus 10 (122) and (122).

상기 헤드부(121)는 상기 실린더(110) 내부의 원료물질을 효과적으로 가압하기 위해 단부로 갈수록 직경이 작아지도록 형성될 수 있다. 또한, 높은 탄성력을 위해 피스톤(120)은 고무로 형성될 수 있다.The head portion 121 may be formed to have a smaller diameter toward the end portion to effectively pressurize the raw material in the cylinder 110. Further, the piston 120 may be formed of rubber for high elasticity.

상기 결합부(122)는 후에 설명할 랙유닛(320)과의 안정적인 결합을 위해 상단부(122a)의 직경보다 하단부(122b)의 직경이 넓도록 리세스되어 형성될 수 있다.The engaging portion 122 may be formed by recessing the lower end portion 122b to have a larger diameter than the upper end portion 122a for stable engagement with the rack unit 320 to be described later.

상기 실린더(110) 및 피스톤(120)은 서로 가결합된 상태로 상기 3차원 프린팅 장치(10)의 본체(10)에 착탈가능하게 결합될 수 있다. 이는 상기 실린더(110)로부터 피스톤(120)이 이탈된 채로 상기 실린더(110)를 교체하면, 상기 실린더(110) 내부에 있는 원료물질이 공기에 노출되어 오염될 가능성이 있기 때문이다.The cylinder 110 and the piston 120 may be detachably coupled to the main body 10 of the three-dimensional printing apparatus 10 while being coupled to each other. This is because if the cylinder 110 is replaced while the piston 120 is disengaged from the cylinder 110, the raw material inside the cylinder 110 may be exposed to air and thus be contaminated.

한편, 상기 실린더(110) 및 피스톤(120)의 결합은 상기 헤드부(121)는 상기 실린더(110) 내부에 끼움되어 배치되어 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 헤드부(121)가 상기 실린더(110)로부터 이탈되지 않도록, 상기 헤드부(121) 및 상기 실린더(110) 타단을 덮는 씰(130)(seal)을 더 포함할 수 있다.The coupling of the cylinder 110 and the piston 120 may be performed by inserting the head 121 into the cylinder 110. The seal part 130 may further include a seal 130 covering the head part 121 and the other end of the cylinder 110 so that the head part 121 is not separated from the cylinder 110.

또한, 상기 노즐의 단부에는 상기 실린더(110) 체결시 제거할 노즐 캡(125)에 의해 덮히도록 형성될 수 있다. 이는 상기 실린더(110) 내부의 원료가 피스톤(120)의 가압에 의해 배출되기 전까지 상기 실린더(110) 내부의 원료들을 외부의 오염물질들로부터 보호하기 위함이다.
In addition, the end of the nozzle may be formed to be covered by the nozzle cap 125 to be removed when the cylinder 110 is fastened. This is to protect the raw materials in the cylinder 110 from external pollutants until the raw material in the cylinder 110 is discharged by the pressure of the piston 120.

도 3a 및 도 3b는 노즐 모듈(110)이 3차원 프린팅 장치(10)에 장착되는 모습을 나타낸 부분 사시도이다.3A and 3B are partial perspective views showing a state in which the nozzle module 110 is mounted to the three-dimensional printing apparatus 10.

도면을 참조하면, 노즐 결합부(122)에는 상기 피스톤(120)과 결합되어, 상기 피스톤(120)을 이동시키는 구동부(300)를 포함할 수 있다. 상기 구동부(300)는 노즐 체결판에 형성되는 피니언(310)과 랙유닛(320) 및 상기 피니언(310)을 회전시키는 모터(미도시)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a nozzle coupling part 122 may include a driving part 300 coupled to the piston 120 to move the piston 120. The driving unit 300 may include a pinion 310 formed on a nozzle coupling plate, a rack unit 320, and a motor (not shown) for rotating the pinion 310.

피니언(310)은 상기 노즐 체결판에 정방향 또는 역방향으로 회전되도록 형성될 수 있다. 피니언(310)은 요철모양으로 형성되어 상기 랙유닛(320)과 상보적으로 결합된다.The pinion 310 may be formed to rotate in the forward or reverse direction on the nozzle securing plate. The pinion 310 is formed in a concavo-convex shape and is complementarily coupled to the rack unit 320.

랙유닛(320)은 일단은 상기 피니언(310)과 결합되고, 타단은 상기 피스톤(120)과 결합하여 상기 피스톤(120)이 상하로 움직이는 속도를 조절하도록 형성된다. 다시 말해, 상기 피니언(310)을 회전시키는 모터의 방향 및 속도에 의해 상기 피니언(310)의 회전 방향 및 속도가 변화하고, 이에 의해 상기 랙유닛(320)의 상하 방향으로 움직이는 방향 및 속도가 변화한다. 따라서, 상기 랙유닛(320)과 결합되는 피스톤(120)이 상기 실린더(110) 내부의 원료물질을 가압하는 힘이 변화된다.The rack unit 320 has one end coupled to the pinion 310 and the other end coupled to the piston 120 to adjust the speed at which the piston 120 moves up and down. In other words, the rotational direction and speed of the pinion 310 change depending on the direction and speed of the motor for rotating the pinion 310, whereby the direction and speed in which the rack unit 320 moves in the vertical direction do. Therefore, the force of the piston 120 coupled with the rack unit 320 to press the raw material in the cylinder 110 is changed.

상기 랙유닛(320)의 타단(321)은 상기 피스톤(120)과 결합된다. 상기 랙유닛(320)의 타단(321)은 상기 피스톤(120)과의 안정적인 결합이 가능하도록 하부로 갈수록 단면의 길이가 넓어지는 사다리꼴 모양으로 형성될 수 있다. 상기 타단은 피스톤(120)의 결합부(122)에 끼움되어 결합될 수 있다.The other end (321) of the rack unit (320) is engaged with the piston (120). The other end 321 of the rack unit 320 may be formed in a trapezoidal shape having a wider cross section so as to be stably engaged with the piston 120. The other end of the piston 120 may be engaged with the engaging portion 122 of the piston 120.

모터는 상기 피니언을 정방향 또는 역방향으로 회전시키도록 상기 피니언의 내측으로 형성될 수 있다. A motor may be formed inside the pinion to rotate the pinion in a forward or reverse direction.

상기 실린더(110)는 열선(115, 도 2) 및 커넥터(미도시)를 포함할 수 있다.The cylinder 110 may include a heat wire 115 (FIG. 2) and a connector (not shown).

열선(115, 도 2)은 상기 실린더(110)에 권선되어 형성된다. 그리고, 상기 실린더(110) 내부의 원료의 온도가 높아지도록 상기 실린더(110)를 가열할 수 있다. 이러한 가열을 통해 상기 실린더(110) 내부의 원료의 유동성을 높일 수 있다. 예를 들어, 상기 원료가 초콜렛인 경우, 상온에서 상기 초콜렛은 점도가 높은 갤상태일 수 있다. 이러한 경우, 상기 열선을 통해 실린더(110)를 가열하여 점도가 낮은 상태로 전환할 수 있다.The heating wire 115 (FIG. 2) is formed by winding on the cylinder 110. The cylinder 110 may be heated such that the temperature of the raw material in the cylinder 110 is increased. Through this heating, the fluidity of the raw material in the cylinder 110 can be increased. For example, when the raw material is chocolate, at room temperature, the chocolate may be in a highly viscous gall state. In this case, the cylinder 110 can be heated through the hot line to change the viscosity to a low state.

커넥터는 상기 실린더(110)가 상기 본체(10)에 결합 시, 상기 본체(10)에 형성된 전원공급 커넥터(117)와 연결되어, 상기 열선(115)에 전류를 공급할 수 있다.The connector may be connected to a power supply connector 117 formed on the main body 10 when the cylinder 110 is coupled to the main body 10 to supply current to the heating wire 115.

상기 노즐 체결부(221)는 상기 실린더(110)를 상기 노즐 체결부에 착탈시키는 착탈부(250)를 더 포함할 수 있다. 상기 착탈부(250)는 힌지부(251), 연결부(252) 및 상기 힌지부와 연결부를 연결하며, 상기 실린더(110)를 감싸는 몸체(255)를 포함할 수 있다.The nozzle coupling part 221 may further include a detachable part 250 for detachably coupling the cylinder 110 to the nozzle coupling part. The detachable part 250 may include a hinge part 251, a connection part 252 and a body 255 connecting the hinge part and the connection part and enclosing the cylinder 110.

힌지부(251)는 상기 노즐 체결부(221)의 일단부에 형성되고, 상기 노즐 체결부(221)에 대해서 상대 회전가능하게 상기 노즐 체결부에 형성될 수 있다. 연결부(252)는 상기 힌지부(251)가 형성되는 몸체(255)의 반대편에 형성되어, 상기 몸체(255)를 상기 노즐 체결부(221)에 고정되거나 분리가능하게 형성될 수 있다.The hinge portion 251 may be formed at one end of the nozzle coupling portion 221 and may be formed at the nozzle coupling portion so as to be relatively rotatable with respect to the nozzle coupling portion 221. The connection part 252 is formed on the opposite side of the body 255 on which the hinge part 251 is formed and the body 255 can be fixed to or detachable from the nozzle coupling part 221.

몸체(255)는 상기 실린더(110)를 감싸도록 형성된다. 그리고, 상기 본체(10)와 전기적으로 연결되어 상기 실린더(110)에 열을 전달하도록 발열 가능하게 형성된다. 이는 상술한 것과 같이 상기 실린더(110) 내부에 있는 원료물질의 점도를 높이기 위한 것이다. 상기 몸체가 상기 실린더(110)를 가열하도록 형성되는 때에는, 도면에 도시된 것과 달리, 상기 실린더(110)에 권선되어 있는 열선이 구비되지 않을 수 있다.The body 255 is formed to surround the cylinder 110. And is electrically connected to the main body 10 so as to generate heat to transfer heat to the cylinder 110. This is to increase the viscosity of the raw material inside the cylinder 110 as described above. When the body is formed to heat the cylinder 110, a hot wire wound on the cylinder 110 may not be provided, unlike the one shown in the drawing.

또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 노즐 끝에 노즐팁이 탈부착가능하게 연결될 수 있다. 상기 노즐팁은 상기 노즐을 통해 토출되는 원료의 두께를 조절가능하며, 토출되는 원료의 형상도 조절가능하다.Also, although not shown in the drawings, the nozzle tip may be detachably connected to the nozzle end. The nozzle tip can adjust the thickness of the raw material discharged through the nozzle, and the shape of the discharged raw material can be adjusted.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

Claims (8)

3차원 프린팅 장치의 본체에 결합하는 노즐 모듈에 있어서,
내부에 원료를 포함하고, 내부의 직경과 대응되는 크기로 개구되는 개구부 및 직경이 작아지도록 형성되고, 압력에 의해 상기 원료가 토출되는 노즐을 포함하는 실린더; 및
상기 실린더 내부에 끼움되어 슬라이딩 가능하게 형성되는 헤드부 및 상기 헤드부의 반대측에 형성되고 상기 3차원 프린팅 장치에 착탈 가능하게 결합되는 결합부를 포함하는 피스톤을 포함하되,
상기 실린더 및 피스톤은 서로 가결합된 상태로 상기 3차원 프린팅 장치의 본체에 교체가능하도록 착탈가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 노즐 모듈.A nozzle module coupled to a body of a three-dimensional printing apparatus,
A cylinder including a raw material therein and having an opening portion opened to a size corresponding to the inside diameter and a nozzle formed so as to have a smaller diameter and through which the raw material is discharged by pressure; And
And a piston including a head portion fitted into the cylinder and slidable, and a coupling portion formed on the opposite side of the head portion and detachably coupled to the three-dimensional printing apparatus,
Wherein the cylinder and the piston are detachably coupled to the body of the three-dimensional printing apparatus in a state where they are coupled to each other. 청구항 1에 있어서,
상기 결합부는,
상단부의 직경보다 하단부의 직경이 넓도록 리세스되어 형성되는 것을 특징으로 하는 노즐 모듈.The method according to claim 1,
The coupling portion
And is recessed so as to have a larger diameter at the lower end than the diameter of the upper end. 청구항 1에 있어서,
상기 헤드부는 상기 실린더 내부에 끼움되어 배치되고,
상기 헤드부가 상기 실린더로부터 이탈되지 않도록, 상기 헤드부 및 상기 실린더 타단을 덮는 씰(seal)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐 모듈. The method according to claim 1,
Wherein the head portion is fitted in the cylinder,
Further comprising a seal for covering the head portion and the other end of the cylinder so that the head portion is not separated from the cylinder. 청구항 1에 있어서,
상기 노즐의 단부에는,
상기 노즐의 단부와 일체로 형성되고 사용전에 제거가 가능한 캡이 형성되는 것을 특징으로 하는 노즐 모듈.The method according to claim 1,
At the end of the nozzle,
Wherein a cap is formed integrally with an end of the nozzle and is removable prior to use. 본체와, 상기 본체에 결합되어 원료물질을 토출하는 노즐 모듈을 포함하는 3차원 프린팅 장치에 있어서,
상기 노즐 모듈은
내부에 원료를 포함하고, 내부의 직경과 대응되는 크기로 개구되는 개구부 및 직경이 작아지도록 형성되고, 압력에 의해 상기 원료가 토출되는 노즐을 포함하는 실린더; 및
상기 실린더 내부에 끼움되어 슬라이딩 가능하게 형성되는 헤드부 및 상기 헤드부의 반대측에 형성되고 상기 3차원 프린팅 장치에 착탈 가능하게 결합되는 결합부를 포함하는 피스톤을 포함하되,
상기 실린더 및 피스톤은 서로 가결합된 상태로 상기 3차원 프린팅 장치의 본체에 착탈가능하게 결합되고,
상기 본체에는 상기 피스톤과 결합되어, 상기 피스톤을 이동시키는 구동부를 포함하는 3차원 프린팅 장치.A three-dimensional printing apparatus including a main body and a nozzle module coupled to the main body and discharging a raw material,
The nozzle module
A cylinder including a raw material therein and having an opening portion opened to a size corresponding to the inside diameter and a nozzle formed so as to have a smaller diameter and through which the raw material is discharged by pressure; And
And a piston including a head portion fitted into the cylinder and slidable, and a coupling portion formed on the opposite side of the head portion and detachably coupled to the three-dimensional printing apparatus,
The cylinder and the piston are detachably coupled to the main body of the three-dimensional printing apparatus while being coupled to each other,
Wherein the main body includes a driving unit coupled to the piston to move the piston. 청구항 5에 있어서,
상기 구동부는,
정방향 또는 역방향으로 회전되는 피니언;
일단은 상기 피니언과 결합되고, 타단은 상기 피스톤에 끼움되어 상기 피스톤이 상하로 움직이는 속도를 조절하는 랙(rack)유닛; 및
상기 피니언을 정방향 또는 역방향으로 회전시키는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 프린팅 장치.The method of claim 5,
The driving unit includes:
A pinion rotated in a forward or reverse direction;
A rack unit, one end of which is engaged with the pinion and the other end of which is fitted into the piston to adjust a speed at which the piston moves up and down; And
And a motor for rotating the pinion in a forward direction or a reverse direction. 청구항 5에 있어서,
상기 실린더에 연결되고,
상기 실린더 내부의 원료의 온도가 높아지도록, 상기 실린더에 권선되어 상기 실린더를 가열하는 열선 및 상기 열선의 온도를 조절하는 전원공급 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 프린팅 장치.The method of claim 5,
Connected to the cylinder,
Further comprising a power supply connector for adjusting the temperature of the hot wire and the hot wire wound around the cylinder to heat the cylinder so that the temperature of the raw material inside the cylinder is increased. 청구항 5에 있어서,
상기 실린더를 상기 본체에 고정시키는 착탈부를 더 포함하고,
상기 착탈부는,
상기 실린더를 감싸도록 형성되고, 전기적으로 연결되어 상기 실린더에 열을 전달하는 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 프린팅 장치.The method of claim 5,
And a detachable portion for fixing the cylinder to the main body,
Wherein the detachable portion comprises:
And a body that is formed to surround the cylinder and is electrically connected to transmit heat to the cylinder.
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