3D프린터를 이용한 자석 시계 제작




  메이커 크레이그 콜빈(Craig Colvin)은 숫자 모양의 냉장고 자석을 이용해여 시간을 표시하는 특이한 시계를 제작해보면 어떨까, 하는 생각에 해당 메이킹 활동을 진행하게 되었다고 설명하였습니다.





* 해당 게시물은 3D모델링 파일깃허브 코드를 다운로드 받아 제작해볼 수 있습니다.






제작 과정


시계의 프레임을 구축합니다. 3/4" 합판에 1/16" 크기의 구멍을 뚫고, 1/16" 크기의 흰색 아크릴판을 덧대 제작합니다.





2 CoreXY 메커니즘을 이용하기 위하여 모터와 기어를 고정하는 부품을 3D프린팅합니다. 해당 게시물에서는 PLA 필라멘트를 사용했습니다.





시간을 알려줄 숫자 모델링을 3D프린팅합니다. 해당 모델링은 후면에 자석을 부착할 수 있도록 설계되어 있습니다.

 한 가지 색이 아닌 여러가지 색의 PLA 필라멘트로 프린팅하면 시계를 더욱 다채롭게 구성할 수 있습니다.

 자석이 철판에 붙는지 확인하며 진행해야 추후 작업이 딜레이되지 않습니다.




 


CoreXY 메커니즘을 제작합니다. 관련 이론은 CoreXY 홈페이지에서 확인할 수 있으며, 조립 순서는 아래와 같습니다.





 ① 베타 스테퍼 모터 브래킷(Beta Stepper Motor Bracket, 하단 모터)를 부착합니다. 브래킷의 가장자리가 합판의 가장자리와 같은 높이가 되도록 배치합니다.


 * 브래킷(Bracket)
 선반이나 탁자 따위의 널빤지를 버티어 받치기 위해 수직면에 대는 직각 삼각형 모양의 물품.
 빗변이 널빤지에서 누르는 힘을 받도록 되어 있다.





 ② 아이들러 기어(idler Gear)를 하단 및 상단 캐리지와 코너 브래킷에 추가합니다.


 * 아이들러 기어(Idle Gear, Idler Gear)
 두 개의 메인 기어 사이에 설치되어 그 위치를 조정하거나 회전 방향을 변환시킬 목적으로 사용되는 기어.
 이 기어로는 동력을 변화시킬 수 없기 때문에 아이들러라고 불린다.





 ③ 하단 캐리지를 가이드로드에 밀어 넣은 다음, 코너 브래킷을 부착합니다.





 ④ 수직 가이드로드(Vertical Guide Rods), 자석 캐리어(the Magnet Carrier)를 추가한 다음 상단 캐리지 및 알파 모터가 하단 가이드로드와 평행한지를 확인합니다.




TIP! 이때 정렬 도구(Alignment Tool)를 3D프린팅하여 사용하면 간단하게 수평을 확인할 수 있습니다.




 

 ⑤ 상단 가이드로드를 정렬하기 위해 합판 조각을 가져와 한쪽 끝에 나사를 넣고, 모터 끝 막대에 나사가 닿도록 조정합니다. 조정이 끝나면 나사를 다른쪽 끝으로 밀어 넣고 모서리 가이드를 조여줍니다.




 


 ⑥ 스테퍼 모터 및 구동 기어를 장착합니다.





 ⑦ 타이밍 벨트(Timing Belt)를 끼우고 자석 캐리어에 부착합니다.





CoreXY는 전원을 켜고 끌 때마다 0,0 좌표의 위치를 재정렬해야 합니다. 모서리 부근에 홈 스위치를 추가합니다.





6 회로도에 맞게 센서를 연결해줍니다.





해당 메이커는 아크릴과 동일한 크기의 철판을 찾지 못해 여러 조각을 3M 폴리 에스터 양면 테이프로 접착하였습니다.

 철판은 위와 같이 조각을 이어 붙여도 되고, 하나의 판으로 부착해도 상관 없습니다. 다만 이어붙일 경우, 틈새가 있으면 접착력이 약해져 숫자(시계)가 떨어질 수 있으니 주의해야 합니다.





8 깃허브에서 코드를 다운로드받아 업로드시킵니다. 코드는 다음과 같은 내용을 담고 있습니다.


 - RTC 인터페이스

 - 타이머 및 인터럽트를 사용하여 모터 가속/감속 수행

 - 주어진 좌표 세트로 이동하는데 사용되는 CoreXY 기능

 - 홈 위치에서 시계 위치(중앙)으로 이동하는 방법







숫자의 초기 배치는 시계가 처음 실행될 때 수행됩니다. CoreXY 캐리지는 중앙의 빈 위치로 이동하여 자석과 맞물립니다.

 이때 숫자를 배치하면 소프트웨어에서 분, 시를 인지합니다. 총 27개의 숫자가 소프트웨어에서 인식되고, 적정 위치에 배치되는지 확인합니다.

 이 작업은 맨 처음 시계를 작동했을 때만 적용됩니다. 해당 숫자가 설정된 위치에 있을 경우 전원을 껐다 켜도 시계가 초기화되지 않습니다.





10 숫자를 배치하는 과정이 끝나면 현재 시간에 맞게 숫자가 움직이는지 확인합니다.

 문제가 없으면 시계를 필요한 곳에 배치하고 필요할 때마다 시간을 확인하면 됩니다.   






출처

1 https://www.instructables.com/id/Refrigerator-Magnet-Clock/ 

2 https://youtu.be/44xDIPF6VM8

3 https://www.thingiverse.com/thing:4580020

4 https://ko.dict.naver.com/#/entry/koko/76ec7ca7192b4402acfa46db8a931232