KR101176871B1 - 자동 목재조각기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기둥 또는 가로등지주와 같이 조형물에 사용되는 통나무나 일차 가공된 원목의 표면에 무늬모양 또는 형상을 조각하는 목재조각기에 있어서, 상기 목재조각기는 길이방향(X축)의 중앙에 일정간격을 가지는 안내공이 형성되고 상기 안내공에는 목재를 승강시킬 수 있도록 양단측에 각각 마련되는 고정 및 이송승강실린더가 구성되며 일측면에 이송레일부가 형성된 테이블과; 상기 테이블의 일단에 목재의 일단을 고정하도록 척이 구성되어 목재를 고정 및 회전시킬 수 있도록 회전력을 제공하는 구성된 회전지지수단; 상기 테이블의 타단에 목재의 타단을 압박하여 상기 목재의 고정 및 회전을 지지하도록 구성된 고정지지수단; 상기 테이블의 이송레일부를 따라 X축방향으로 왕복 이송되고 다수의 조각공구를 탑재하여 X,Y,Z축 방향으로 움직이면서 목재를 조각하는 조각수단; 및 사용자가 원하는 무늬모양 또는 형상을 입력하고 이를 통해 조각수단으로 제어신호를 전송하여 목재를 조각하도록 하며 상기 각 수단들을 제어하도록 하는 제어부;로 구성되는 것으로, 자동으로 무늬모양 또는 형상을 조각할 수 있으므로, 일률적인 제품 및 제조시간을 단축하는 제품경쟁력을 강화하는 자동 목재조각기이다.

Description

자동 목재조각기{An auto wood engraving}

본 발명은 자동 목재조각기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 통나무나 일차 가공된 목재를 사용자가 원하는 무늬모양 또는 형상으로 조각할 수 있으므로, 일률적 또는 다양한 형상의 제품양산이 가능하고 자동으로 목재를 조각함에 따라 인건비 절약 및 획일적인 가공 면을 얻을 수 있는 제품경쟁력을 강화하는 자동 목재조각기에 관한 것이다.

일반적으로, 전통가옥 또는 목축건물의 경우 통나무의 껍질을 제거한 후 끝단부에 요철을 형성하고 기가공된 통나무와 함께 끼워맞춤으로 조립함에 따라 목재를 이용한 건축물의 뼈대를 형성하게 된다.

또한, 이렇게 뼈대를 이루는 통나무의 표면에 장식미를 극대화하기 위해 그림을 그렸으나, 외부환경의 영향 등으로 탈색되는 문제점과 2차원적인 표면 그림으로 장식미의 한계성이 있었다.

아울러, 목수 또는 건축장인이 직접 통나무 표면을 조각하였나 숙련도에 따 라 조각속도가 다르고, 또한 시간 장소 등의 작업환경에 따라 조각된 형상과 모양이 일률적이지 못하고 불규칙한 형상을 가진다는 문제점이 있었다.

또는, 목재선반과 같이 목재를 회전시켜 표면을 목공구로 가공하는 경우에는 목재의 가공형상이 원형에 한정되는 가공한계성과 함께 기타 다른 모양 및 형상을 가공하고자 할 경우에는 다른 전용 목공기를 이용해야되는 문제점을 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안하는 것으로서, 본 발명의 목적은 사용자가 입력한 프로그램에 따라 자동으로 목재의 표면에 사용자가 원하는 무늬모양 및 형상을 조각할 수 있음으로써, 사용가치성의 극대화 및 일률적인 제품 양산이 가능토록 하는 제품경쟁력을 강화한 자동 목재조각기에 관한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 목재조각기는 기둥 또는 가로등지주와 같이 조형물에 사용되는 통나무나 일차 가공된 원목의 표면에 무늬모양 또는 형상을 조각하는 목재조각기에 있어서, 상기 목재조각기는 길이방향(X축)의 중앙에 일정간격을 가지는 안내공이 형성되고 상기 안내공에는 목재를 승강시킬 수 있도록 양단측에 각각 마련되는 고정 및 이송승강실린더가 구성되며 일측면에 이송레일부가 형성된 테이블과; 상기 테이블의 일단에 목재의 일단을 고정하도록 척이 구성되어 목재를 고정 및 회전시킬 수 있도록 회전력을 제공하는 구성된 회전지지수단; 상기 테이블의 타단에 목재의 타단을 압박하여 상기 목재의 고정 및 회전을 지지하도록 구성된 고정지지수단; 상기 테이블의 이송레일부를 따라 X축방향으로 왕복 이송되고 다수의 조각공구를 탑재하여 X,Y,Z축 방향으로 움직이면서 목재를 조각하는 조각수단; 및 사용자가 원하는 무늬모양 또는 형상을 입력하고 이를 통해 조각수단으로 제어신호를 전송하여 목재를 조각하도록 하며 상기 각 수단들을 제어하도록 하는 제어부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 테이블의 고정승강실린더는 회전지지수단의 근접된 위치에 상기 테이블에 고정된 상태이고; 상기 테이블의 이송승강실린더는 고정지지수단의 일측과 고정되며; 상기 테이블의 어느 일측에는 상기 이송승강실린더가 안내공을 따라 X축방향으로 왕복이송되도록 이송력을 제공하는 실린더이송부가 구성되고; 상기 실린더 이송부는 테이블의 일단에 고정된 정, 역회전하는 제1모터와; 상기 제1모터의 연장축에 고정되는 제1원동휠; 상기 테이블에 회전가능하게 마련되고 고정승강실린더와 근접된 위치에 구성된 제1종동휠; 및 상기 제1원동 및 종동휠 사이를 선회하면서 동력을 전달하며 일측이 절개되어 분리된 양단이 이송승강실린더 외주연 각각에 고정되어 제1모터의 회전방향에 따라 상기 이송승강실린더를 테이블의 X축방향으로 왕복이송시키도록;구성됨이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 테이블의 이송레일부는 테이블의 길이방향을 따라 복수의 이송레일 및 하나 이상의 제1랙기어가 구성되고; 상기 조각수단에는 상기 복수의 이송레일을 따라 이송되는 가이드하우징 및 어느 일측에 고정되고 정, 역회전하는 제3모터와 상기 제3모터의 연장축에 고정되고 상기 제1랙기어와 치합되어 정, 역회전력에 의해 X축방향으로 조각수단이 왕복 이송되도록 회전하는 제3휠;로 구성됨이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 고정지지수단은 테이블의 상단면에 안착되고 이송승강실린더에 일단이 고정되어 상기 이송승강실린더와 함께 왕복 이송하는 이송브라켓과; 상기 이송브라켓에 회전되도록 마련되어 목재의 끝단을 고정하는 이송척; 및 상기 이송브라켓의 어느 일측에 마련되어 회전 및 고정지지수단의 척 및 이송척 사이에 목재를 고정한 후 이송브라켓이 밀림되는 것을 방지하도록 정지부;로 구성됨이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 정지부는 이송브라켓의 어느 일측에 마련되고 외부에서 제공되는 승강력에 의해 제1피스톤을 승강시키는 제1승강실린더 및 상기 제1피스톤에 일단이 고정되며 제1승강실린더의 승강력에 의해 승강하면서 테이블의 일측에 밀착되는 승강치합대;로 구성됨이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 정지부의 치합대 일측에는 기어치가 형성되어 있고; 상기 치합대가 밀착되는 테이블의 일측에는 상기 치합대의 기어치와 치합되도록 제2랙기어;가 더 구성됨이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 조각수단은 테이블의 이송레일부에 마련되어 X축방향으로 왕복이송하며 일정높이 세워진(Y축방향) 제1램과; 상기 제1램에 마련되고 상기 제1램을 따라 Y축방향으로 승강하며 목재가 위치되는 방향(Z축방향)으로 일정길이 형성된 제2램; 및 상기 제2램의 Z축방향으로 왕복이송하면서 다수의 목공구를 탑재하 는 조각공구하우징;으로 구성됨이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 조각공구하우징에는 어느 일측에 마련되는 전용 조각공구만을 탑재한 하나 이상의 고정식가공부; 제2램의 어느 일측에 마련되고 다수의 목공구를 구비하는 공구착탈부; 상기 조각공구하우징의 타측에 마련되고 상기 공구착탈부에 구비된 다수의 조각공구들 중 필요한 조각공구 하나를 습득하여 목재를 가공하는 교체식가공부;로 구성됨이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 테이블의 양측면 각각에 이송레일부를 구성하고; 상기 복수의 이송레일부 각각에 X축방향으로 왕복이송하도록 조각수단;을 더 포함함이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 조각수단은 복수의 이송레일부 각각에 X축방향으로 왕복이송하는 복수의 제1램과; 상기 복수의 제1램 사이에 마련되어 Y축방향으로 왕복 승강하는 제2램; 및 상기 제2램에 마련되고 Z축방향으로 이송하면서 목재를 가공하도록 다수의 목공구를 탑재한 조각공구하우징;으로 구성됨이 바람직하다.

이상과 같이 사용자가 입력한 프로그램에 따라 자동으로 목재의 표면에 사용자가 원하는 무늬모양 및 형상을 조각할 수 있음으로써, 사용가치성의 극대화 및 일률적인 제품 양산이 가능토록 하는 제품경쟁력을 강화한 효과가 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여, 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 목재조각기의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자동 목재조각기의 정면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 테이블의 개략적인 평면도로서, 이를 참조한다.

본 발명의 자동 목재조각기는 테이블(10)과, 상기 테이블(10)의 일단에 마련되어 목재를 회전시키는 회전지지수단(20)과, 상기 테이블(10)의 타단에 마련되어 목재가 원활하게 회전하도록 지지하는 고정지지수단(30)과, 상기 회전 및 고정지지수단(20)(30) 사이에 마련된 목재를 사용자가 원하는 무늬모양 및/또는 형상으로 조각하는 조각수단(40), 및 사용자가 가공하고자 하는 무늬모양 또는 형상의 프로그램을 입력할 수 있고 이렇게 입력된 프로그램에 의해 상기 조작수단(40)을 제어하여 목재를 가공토록 하는 제어부(50)로 구성된다.

도 4는 본 발명에 따른 테이블의 개략적인 측면도로서, 이를 참조하면, 테이블(10)은 각 수단들을 지지 또는 이송을 안내하는 수단이다.

상기 테이블(10)은 중앙의 길이방향(X축)을 따라 일정폭을 가지는 안내공(110)이 형성되고, 일측면에는 길이방향(X축)을 따라 조각수단(40)의 왕복 이송을 안내하는 이송레일부(120)가 구성된다.

아울러, 테이블(10)의 안내공(110)에는 고정승강실린더(130) 및 이송승강실린더(140)가 각각 구성되며, 이 경우 상기 실린더들은 외부에서 전달된 압축공기 또는 유압에 의해 피스톤이 승강 왕복운동하는 것이다.

이러한, 고정 및 이송 승강실린더(130)(140)는 본 발명에서 가공하고자 하는 목재가 주로 원목 또는 통나무와 같이 일반 작업자들이 쉽게 움직일 수 없는 크기 또는 중량을 가지는 목재이므로, 이를 상기 회전 및 고정지지수단(20)(30) 사이에 쉽게 고정 또는 이탈될 수 있도록 상기 목재의 승강을 지지하는 수단이다.

한편, 상기 고정승강실린더(130)는 회전지지수단(20)의 근접된 위치에 테이블(10)에 고정된다.

상기 이송승강실린더(140)는 고정지지수단(30)과 근접된 위치에 마련되며, 상기 고정지지수단(30)에 고정된 상태를 유지하여 상기 테이블(10)의 길이방향을 따라 이송승강실린더(140)와 함께 고정지지수단(30)이 이송된다.

아울러, 상기 이송승강실린더(140)에는 상기 이송승강실린더(140)를 X축방향으로 왕복 이송시키는 실린더이송부(150)가 더 구성됨이 바람직하다.

상기 실린더이송부(150)는 테이블(10)의 어느 일측에 마련되는 제1모터(152)와, 상기 제1모터(152)의 연장축에 고정되는 제1원동휠(154)과, 상기 제1원동휠(154)과 대칭방향에 마련되는 제1종동휠(156), 및 상기 제1원동 및 종동휠(154)(156) 사이를 선회하고 양분된 양단 각각이 상기 이송승강실린더(140)에 고정되는 제1연결부재(158)로 구성된다.

상기 제1모터(152)는 정, 역회전함이 바람직하다.

상기 제1종동휠(156)은 고정승강실린더(130)와 근접된 위치에 회전가능하게 고정됨이 바람직하다.

상기 제1원동 및 종동휠(154)(156) 및 제1연결부재(158)는 체인스프로킷과 체인으로 구성됨이 바람직하다.

이송레일부(120)는 테이블(10)의 일측에 마련되어, 조각수단(40)이 상기 테이블(10)의 X축방향을 따라 왕복 이송하도록 안내하는 수단이다.

상기 이송레일부(120)는 하나 또는 하나 이상의 이송레일(122) 및 제1랙기어(124)가 테이블(10)의 X축방향에 고정되어 있다.

이 경우, 상기 이송레일(122)은 복수로 마련되고, LM가이드에 사용되는 가이드레일임이 바람직하며, 상기 제1랙기어(124)는 복수의 이송레일(122) 사이에 마련되며 일측면에 기어치가 형성되어 있다.

한편, 상기 테이블(10)의 어느 일단 또는 양단에는 상기 테이블(10)의 X축방향을 따라 마련되고 하단에 기어치가 형성된 제2랙기어(160)가 더 구성됨이 바람직한 것으로, 상기 제2랙기어(160)는 후술되는 고정지지수단(30)이 테이블(10)에 안정적으로 정지상태를 유지할 수 있도록 도움을 주는 수단이다.

도 4는 본 발명에 따른 회전지지수단의 개략적인 평면도로서, 이를 참조한다.

회전지지수단(20)은 테이블(10)의 일측단에 고정되는 고정브라켓(22)과, 테이블(10)의 어느 일측에 고정되는 제2모터(24)와, 상기 제2모터(24)의 연장축에 고정된 제2원동휠(25)과, 상기 고정브라켓(22)에 회전가능하게 지지되는 주축(26)과, 상기 주축(26)의 일단에 고정되어 상기 제2원동휠(25)에서 회전력을 전달받아 상기 주축(26)을 회전시키는 제2종동휠(27)과, 상기 제2원동 및 종동휠(25)(27) 사이를 선회하면서 동력이 전달되도록 하는 제2연결부재(29), 및 상기 주축(26)의 타단에 마련되어 목재의 일단을 고정하는 척(28)으로 구성된다.

상기 제2원동 및 종동휠과 연결부재(25)(27)(29)는 동력전달수단 중 벨트와 풀리로 구성됨이 바람직하다.

아울러, 상기 척(28)에는 하나 또는 하나 이상의 고정핀(282)이 구성되어, 상기 고정핀(282)에 의해 목재의 일단이 찍혀 고정되거나 또는 복수의 고정핀(282) 사이의 간격 사이에 고정되도록 할 수 있는 것으로, 이에 한정하는 것은 아니며, 목재의 일단을 고정할 수 있는 수단이면 어느 것이든 사용가능하다.

따라서, 회전지지수단(20)은 척(28)에 목재의 일단이 고정된 상태를 유지하고, 경우에 따라서는 제2모터(24)에서 회전력을 발생하면 제2원동휠(25)을 거쳐 제2종동휠(27)을 통해 주축(26)이 회전됨에 따라 상기 주축(26)과 연결된 척(28)에 고정된 목재가 회전하는 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 고정지지수단의 개략적인 정면도로서, 이를 참조한다.

고정지지수단(30)은 테이블(10)의 길이방향을 따라 이송하는 이송브라켓(32)과, 상기 이송브라켓(32)에 일측이 지지되는 이송척(34), 및 상기 이송척(34)에 밀착압력을 제공하여 목재의 일단을 압박하도록 하는 밀착실린더(36)로 구성된다.

아울러, 상기 이송브라켓(32)에는 목재의 일단을 압박할 때 밀림되는 것을 방지하도록 정지부(38)를 더 구성함이 바람직하다.

상기 이송브라켓(32)은 하단부가 테이블(10)의 상단면에 지지되고, 또한 이송승강실린더(140)와 일단이 연결 고정되어, 상기 이송승강실린더(140)의 왕복이송력에 따라 함께 이송되는 것이다.

상기 이송척(34)은 이송브라켓(32)에 지지되면서 목재의 일단을 고정하는 수단으로, 회전지지수단(20)의 척(28)과 동일 또는 유사한 형상으로 구성될 수 있다.

아울러, 상기 이송척(34)은 목재의 회전할 때 함께 회전하도록 구성하거나 또는 목재의 회전과는 무관하게 정지된 상태를 유지하도록 구성할 수 있는 것으로, 이는 사용자의 요구에 따라 설정을 변경할 수 있는 것이다.

상기 밀착실린더(36)는 일단이 이송브라켓(32)에 고정되면서 상기 이송척(34)을 목재측으로 밀착시켜 목재와 이송척(34) 사이의 고정력을 증폭하도록 하는 수단이다.

물론, 경우에 따라서는 상기 밀착실린더(36)는 생략할 수 있는 것이며, 상기 밀착실린더(36)는 외부에서 제공되는 유압 또는 공압에 의해 내측에 마련된 피스톤이 전, 후진하면서 이송척(34)을 슬라이딩시키게 되는 것이다.

도 7은 본 발명에 따른 고정지지수단의 정지부 일부 확대 사시도로서, 이를 참조한다.

상기 정지부(38)는 이송브라켓(32)의 하단 일측에 마련되는 제1승강실린더(382)와, 상기 제1승강실린더(382)의 내측에 일단이 포함되어 상기 제1승강실린더(382)의 내측에 작용하는 유압 또는 공압에 의해 승강하는 피스톤(383),및 상기 피스톤(383)에 일단이 고정되어 상기 피스톤(383)과 함께 승강하면서 테이블(10)의 일측면에 구성된 제2랙기어(160)와 치합 고정되는 승강치합대(384)로 구성된다.

물론, 상기 정지부(38)는 이송브라켓(32)의 양측면에 각각 구성되어 정지력 을 극대화하도록 구성함이 바람직하다.

한편, 상기 정지부(38)의 제1승강실린더(382)는 외부에서 공압 또는 유압을 제공받도록 구성된 것이다.

도 8은 본 발명에 따른 조각수단의 개략적인 정면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 조각수단의 평면도로서, 이를 참조한다.

조각수단(40)은 사용자가 원하는 모양 또는 형상을 프로그램에 입력하면, 그 입력된 프로그램에 따라 회전 및 고정지지수단(20)(30) 사이에 고정된 목재를 회전 또는 정지시키면서 다수의 목공구로 목재의 표면을 조각하는 수단이다.

상기 조각수단(40)은 테이블(10)의 이송레일부(120)를 따라 X축으로 왕복 이송하는 제1램(42)과, 상기 제1램(42)의 Y축방향을 따라 이송되는 제2램(44), 및 상기 제2램(44)을 따라 Z축방향으로 왕복 이송되면서 프로그램에 따라 적정공구를 제공하여 목재를 가공하도록 다수의 목공구를 탑재한 조각공구하우징(46)으로 구성된다.

상기 제1램(42)은 하단부가 테이블(10)의 이송레일(122)을 따라 왕복 이송이 가능하도록 레일홈이 형성되어 있으며, 이 경우, 상기 이송레일(122)이 LM가이드로 형성됨에 따라 LM가이드하우징(422)으로 구성됨이 바람직하다.

또한, 상기 제1램(42)의 하단부 어느 일측에는 제3모터(424), 및 상기 제3모터(424)의 연장축에 고정되는 제3휠(426)로 구성된다.

아울러, 상기 제3모터(424)는 정, 역회전하는 모터이며, 상기 제3휠(426)은 상기 제3모터(424)의 정, 역회전력에 따라 회전하면서 테이블(10)의 이송레일부(120) 제1랙기어(124)와 치합 상태를 유지한다.

따라서, 상기 제3모터(424)의 정, 역회전방향에 따라 제3휠(426)이 회전하면서 이송레일부(120)의 제1랙기어(124) X축방향을 따라 치합되면서 슬라이딩왕복 운동하고, 이로 인해 상기 제1램(42)이 이송레일부(120)의 이송레일(122)의 안내를 받으면서 X축방향으로 왕복 슬라이딩하는 것이다.

제2램(44)은 상기 제1램(42)의 Y축방향을 따라 이송하면서 조각공구하우징 (46)을 Z축 방향으로 이송을 안내하는 수단이다.

상기 제2램(44)은 상기 제1램(42)의 Y축방향을 따라 이송되도록 상기 제1램(42)의 Y축방향으로 제4가이드레일(428)이 구성되어 있고, 상기 제4가이드레일(428)에 안내되도록 상기 제2램(44)에는 가이드홈 또는 가이드하우징이 구성되어 있으며, 상기 제2램(44)을 Y축방향으로 왕복이송되도록 왕복승강력을 제공하며, 제1램(42)의 어느 일측에 고정된 제4실린더(429)로 구성되어 있다.

물론, 상기 제4실린더(429)는 외부에서 제공되는 유압 또는 공압에 의해 피스톤이 왕복이송되고, 상기 피스톤의 일단이 제2램(44)에 고정된다.

아울러, 상기 제2램(44)은 어느 일단에 마련되며 정,역회전하는 제4모터(442), 및 상기 제4모터(442)의 연장축에 일단이 고정되고 타단은 상기 제2램(44)의 타단에 회전가능하게 고정되며 외주에 나선이 형성되어 있으며 상기 조각공구하우징(46)과 연결된 제4나사축(444)으로 구성된다.

따라서, 상기 제4모터(442)의 회전방향에 따라 나사축(444)이 회전하면서 상기 나사축(444)과 연결된 조각공구하우징(46)이 Z축방향으로 왕복슬라이딩되도록 하는 것이다.

조각공구하우징(46)은 제2램(44)에 마련되어 회전 및 고정지지수단(20)(30) 사이에 고정된 목재의 표면을 조각할 수 있도록 다수의 조각공구가 구성된 수단이다.

상기 조각공구하우징(46)에는 고정식가공부(510), 및 교체식가공부(520)가 구성되어 있다.

상기 고정식가공부(510)는 조각공구하우징(46)의 일측에 고정되며 Y축방향으로 구성된 제2가이드레일(512)과, 상기 제2가이드레일(512)을 따라 슬라이딩되도록 마련되는 제2하우징(514)과, 상기 조각공구하우징(46)의 어느 일측에 고정되고 상기 제2하우징(514)에 Y축방향으로 승강하도록 승강력을 제공하는 제2실린더(516), 및 상기 제2하우징(514)에 고정되며 일단에 조각공구가 고정되어 제어부(50)의 제어신호에 따라 정 또는 역회전하는 제5모터(518)로 구성된다.

이 경우, 상기 고정가공부(510)는 조각공구하우징(46)에 복수로 구성됨이 바람직하고, 또한 제5모터(518)에 고정되는 조각공구는 회전반경이 비교적 큰 커터 종류임이 바람직하다.

도 10은 본 발명에 따른 공구착탈부의 작용상태 평면도이고, 도 11은 본 발명에 따른 시제품에 적용된 조작수단의 저면 사시 사진으로, 이를 참조한다.

상기 교체식가공부(520)는 조각공구하우징(46)의 일측에 고정되며 Y축방향으로 구성된 제3가이드레일(522)과, 상기 제3가이드레일(522)을 따라 슬라이딩되도록 마련되는 제3하우징(524)과, 상기 조각공구하우징(46)의 어느 일측에 고정되고 상 기 제3하우징(524)에 Y축방향으로 승강하도록 승강력을 제공하는 제3실린더(526), 및 상기 제3하우징(524)에 고정되며 일단에 조각공구가 착탈식으로 교체 가능하게 고정되어 제어부(50)의 제어신호에 따라 정 또는 역회전 및 다수의 조각공구 중 어느 하나를 선택하여 교체하면서 조각이 가능하도록 하는 제6모터(528)로 구성된다.

아울러, 상기 조각공구하우징(46)의 어느 일측에는 상기 제6모터(528)로 다수의 조각공구를 선택하여 착탈시킬 수 있도록 하는 다수의 조각공구를 수용하는 공구착탈부(530)가 구성된다.

상기 공구착탈부(530)는 조각공구하우징(46)의 일단에 고정되는 제4실린더(532)와, 상기 제4실린더(532)에 일단이 고정되고 상기 제4실린더(532)의 왕복슬라이딩력에 의해 슬라이딩되도록 마련되는 지지대(534), 및 상기 지지대(534)에 다수의 목공구를 착탈식으로 고정할 수 있는 공구클램핑(536)들이 일정간격으로 구성된다.

아울러, 상기 공구클램핑(536)은 원호 형상을 가지며 일정간격으로 대칭되게 마련되는 복수의 조(5362)와, 상기 복수의 조(5362) 어느 일측의 대칭되게 각각 힌지(5364)가 구성되며 상기 힌지(5364)가 구성된 조(5362)에는 상호 반발력을 제공하는 스프링(5366)으로 구성되어, 상기 복수의 조(5362) 내측에 조각공구의 단턱이 걸림됨에 따라 물림상태를 유지하고 상기 조각공구를 힌지(5364)가 구성되지 않은 일정간격을 가진 복수의 조(5362) 쪽으로 당기면, 힌지(5364)를 중심으로 회동하면서 양단이 벌어져 조각공구의 물림을 해제하는 것이다.

한편, 상기 교체식가공부(520)에 사용되는 조각공구는 고정식가공부(510)의 조각공구보다 비교적 회전반경은 작은 드릴이나 엔드밀 또는 목공용 끌과 같은 공구임이 바람직하다.

제어부(50)는 조각하고자 하는 무늬모양 또는 형상을 입력기를 통해 입력시켜 조각프로그램을 생성하고, 이렇게 생성된 조각프로그램에 따라 각 수단을 제어하여 목재가 조각되도록 하는 수단이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 자동 목재조각기의 작용상태를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 테이블(10)에 구성된 회전 및 고정지지수단(20)(30) 사이에 가공하고자 하는 목재를 고정한다.

이는 목재가 크기 때문에 지게차를 이용하여 테이블(10)의 상단에 목재를 올려놓고 목재의 일단을 고정승강실린더(130)의 상단에 위치되도록 맞추고, 타단은 실린더이송부(150)의 작동으로 이송승강실린더(140)가 위치되도록 하면, 상기 이송승강실린더(140)와 고정된 외전지지수단(30)도 함께 이송된다.

즉, 상기 이송승강실린더(140)는 실린더이송부(150)의 제1모터(152)에서 정회전하면 제1원동 및 종동휠(154)(156) 사이를 선회하는 제1연결부재(158)가 선회하면서 양단이 고정된 상기 이송승강실린더(140)를 회전지지수단(20) 측으로 이송하게 되고, 또한 상기 이송승강실린더(140)와 함께 고정된 고정지지수단(30)도 함께 이송되는 것이다.

그리고, 회전 및 고정지지수단(20)(30) 사이에 목재가 위치된 상태를 유지하면, 외부에서 공압 또는 유압이 제공됨에 따라 상기 고정 및 이송승강실린더 (130)(140)에 구성된 피스톤이 상승하면서 목재를 상승시키고, 이를 통해 회전 및 고정지지수단(20)(30)에 구성된 척(28) 및 이송척(34)에 중심을 일치시킨다.

아울러, 상기 척(28) 및 이송척(34) 사이에 중심이 일치되면 상기 고정지지수단(30)의 정지부(38)의 제1승강실린더(382)에 상승력이 제공되어 상기 제1승강실린더(382)에 구성된 제1피스톤(383)과 이에 고정된 승강치합대(384)가 상승하면서 테이블(10)의 일측에 구성된 제2랙기어(160)에 치합됨에 따라 결국, 상기 테이블(10)에서 회전지지수단(30)의 위치를 고정하게 된다.

또한, 테이블(10)에서 위치가 고정된 회전지지수단(30)의 밀착실린더(36)에서 외부에서 작용하는 공압 또는 유압에 의해 전진력이 제공되고 이를 통해 상기 밀착실린더(36)의 일단에 구성된 이송척(34)를 전진시킴으로써, 상기 척(28)과 이송척(34)에 의해 목재의 양단이 밀착 고정하게 되는 것이다.

한편, 척(28) 및 이송척(34)에 의해 목재의 고정이 완료되면 상기 목재를 받치고 있던 고정 및 이송승강실린더(130)(140)에 하강력이 제공되어 피스톤이 하강됨에 따라 가령, 회전지지수단(20)의 회전력에 의해 목재가 회전되어도 고정 및 이송승강실린더(130)(140)에 간섭되지 않게 되는 것이며, 이 경우 고정 및 이송승강실린더(130)(140)의 피스톤은 완전 하강함이 바람직하다.

이렇게 회전 및 고정지지수단(20)(30) 사이에 목재의 고정이 완료되면, 제어부(50)에 입력된 프로그램에 따라 목재를 조각하게 되는 것이다.

물론, 회전지지수단(20)은 제2모터(24)를 통해 제공되는 회전력에 의해 제2원동 및 종동휠(25)(27)이 제2연결부재(29)에 의해 회전하면서 상기 제2종동휠(27) 에 고정된 주축(26)의 회전함에 따라 척(28)과 함께 목재를 회전시키는 것이지만, 항상 회전하는 것은 아니며, 제어부(50)의 프로그램에 따라 회전 또는 정지상태를 유지하는 것이다.

한편, 제어부(50)에 입력된 프로그램에 따라 각 수단들이 'X','Y','Z'축 방향을 따라 왕복 슬라이딩되면서 조각수단(40)에 구성된 다수의 목공구에 의해 목재를 조각하게 되는 것으로, 'X'축 방향은 테이블(10)의 길이방향, 'Y'축 방향은 제1램(42)의 높이방향, 'Z'축 방향은 제2램(44)의 길이방향을 의미한다.

한편, 조각공구하우징(46)의 'X'축 방향의 이송은 제1램(42)에 구성된 제3모터(424)의 정,역회전 방향에 따라 제3휠(426)이 회전하면서 상기 제3휠(426)과 치합된 이송레일부(120)의 제1랙기어(124)을 따라 이송하게 되는 것이고, Y축 방향의 이송은 제2램(44)에 구성된 제4실린더(429)의 승강력에 의한 제2램(44)의 이송 및 조각공구하우징(46)에 구성된 제2 및 제3실린더(516)(526)의 승강력에 의한 제5 및 제6모터(518)(528)가 승강하게 되는 것이며, Z축방향은 제4모터(442)의 회전방향에 따라 조각공구하우징(46)이 이송되는 것이다.

상기 조각공구하우징(46)의 고정식 가공부(510)에 의해 목재의 조각가공은 원판 형태의 커터를 이용한 조각이 주로 이루어지는 것으로, 원형의 목재를 다각형 형태로 조각하거나 또는 부분 또는 구간별로 다각형을 이루도록 하는 주로 외주면을 가공하는 데 주로 많이 사용되고, 또한 고정식 가공부(510)는 목재 조각전 제5모터(518)에 전용 목공구를 탑재한 상태에서 조각이 이루어지도록 함이 바람직하다.

상기 교체식 가공부(520)는 목재를 조각하면서 공구착탈부(530)에 수용된 다수의 목공구를 수시로 착탈하여, 목재를 조각하는 것으로, 이는 목재의 표면을 파내거나 또는 무늬모양을 형성하는 데 주로 사용함이 바람직하다.

여기에서는 공구착탈부(530)에서 교체식가공부(520)로 목공구를 착탈하는 상태를 설명한다.

상기 공구착탈부(530)는 도시된 바와 같이 조각공구하우징(46)의 하단부에 고정된 상태로 제4실린더(532)에 의해 지지대(534)가 'X'축 방향으로 왕복 슬라이딩되며, 이해를 돕기 위해 지지대(534)의 왼쪽부터 오른쪽으로 1,2,3번 공구라 한다.

가령, 공구착탈부(530)의 3번공구를 교체식가공부(520)에 탑재하고 싶을 경우에는 제2램(44)의 제4모터(442)에서 회전력이 발생하여 제4나사축(444)을 회전시켜 조각공구하우징(46)를 'Z'축 방향으로 이송하여, 제6모터(528)와 3번공구의 'X'축 방향 중심이 일치하도록 위치시키며, 이 경우 공구착탈부(530)의 1 내지 3번 공구의 위치는 이미 제어부(50)에 입력된 상태이므로 용이하게 위치된다.

이렇게, 'X'축 방향이 일치되면 공구착탈부(530)의 제4실린더(532)에서 전진력이 제공되면 지지대(534)를 전진시켜 제6모터(528)와 3번공구의 'Y'축 방향을 일치시킨 후 제3실린더(526)에서 하강력이 제공되어 제6모터(528)가 하강되면서 3번공구클램핑(536)에 물림된 3번공구의 상단부가 상기 제6모터(528)의 내측으로 삽입되어 고정된다.

그리고, 3번공구가 제6모터(528)에 고정되면 외부에서 후진력, 즉 복귀력이 상기 제4실린더(532)로 제공됨에 따라 지지대(534)가 후진하면서 상기 지지대(534)에 고정된 3번공구를 물림한 클램핑(536)은 물림을 해제한 상태로 후진된다.

아울러, 3번공구를 탑재한 제6모터(528)는 목재의 위치로 이송하여 목재를 조각하게 된다.

또한, 3번공구의 사용이 완료된 후 다른 공구 즉, 1 또는 2번공구로 교체하고 싶을 경우에도 상술된 바와 같이 먼저, 교체식 가공부(520)를 공구착탈부(530)의 3번공구 클램핑(536) 'X'축 방향에 위치시키고 상기 1번공구 클램핑(536)이 전진하여 제6모터(528)의 3번공구를 물림하면 상기 제6모터(528)는 역회전하여 3번공구의 물림을 해제한 후 제6모터(528)는 상승하고, 3번공구를 물림한 클램핑(536)은 후진하여 원위치 된다.

한편, 제6모터(528)에 의해 조각공구의 물림 또는 해제되는 방식은 상기 제6모터(528)가 정회전하면 조각공구를 물림하고, 역방향으로 회전하면 물림을 해제되도록 구성된 것으로, 이는 흔히 NC선반에서 사용하는 공구 착탈방식과 유사하게 구성할 수 있는 것이다.

상기와 같은 방법으로 고정식 및 교체식 가공부(510)(520)의 가공에 의해 목재를 조각하며, 이러한 가공은 제어부(50)에 기입력된 프로그램에 따라 이루어짐에 따라 획일적인 무늬모양 또는 형상뿐만 아니라 사용자의 원하는 다양한 무늬모양 및 형상을 용이하게 얻을 수 있다는 제품의 한계성을 극대화하였고, 또한 자동화에 의해 대량생산이 가능함에 따른 제조단가를 낮출 수 있는 것이다.

도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자동 목재조각기의 사시도로서, 이를 참조하면, 테이블(10)의 양단에 이송레일부(120)를 각각 형성하고, 상기 이송레일부(120)를 따라 안내되는 제1램(42)을 각각 구성하며, 상기 복수의 제1램(42)에는 Y축방향으로 승강하는 제2램(44)이 구성되는 것이다.

이러한, 복수의 제1램(42)은 Y축방향으로 이송하는 제2램(44)이 외부 또는 자체 진동 등에 의해 흔들리지 않고 안정적으로 이송이 가능하여, 목재의 조각기 정밀하게 이루어지도록 하기 위한 것이다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 자동 목재조각기의 사시도로서, 이를 참조하면, 테이블(10)의 양단에 이송레일부(120)를 각각 형성하고, 상기 복수의 이송레일부(120)를 따라 안내되는 복수의 조각수단(40)을 구성한 것이다.

이는 복수의 조각수단(40)에 의해 목재를 동시에 가공할 수 있으므로, 목재의 조각시간을 단축할 수 있는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 자동 목재조각기를 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 목재조각기의 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 자동 목재조각기의 정면도.

도 3은 본 발명에 따른 테이블의 개략적인 평면도.

도 4는 본 발명에 따른 테이블의 개략적인 측면도.

도 5는 본 발명에 따른 회전지지수단의 개략적인 평면도.

도 6은 본 발명에 따른 고정지지수단의 개략적인 정면도.

도 7은 본 발명에 따른 고정지지수단의 정지부 일부 확대 사시도.

도 8은 본 발명에 따른 조각수단의 개략적인 정면도.

도 9는 본 발명에 따른 조각수단의 평면도.

도 10은 본 발명에 따른 공구착탈부의 작용상태 평면도.

도 11은 본 발명에 따른 시제품에 적용된 조작수단의 저면 사시 사진.

도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자동 목재조각기의 사시도.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 자동 목재조각기의 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 테이블 110: 안내공

120: 이송레일부 122: 이송레일

124: 제1랙기어 130, 140: 고정 및 이송승강실린더

150: 실린더이송부 160: 제2랙기어

20: 회전지지수단 22: 고정브라켓

24: 제2모터 26: 주축

28: 척 282: 고정핀

30: 고정지지수단 32: 이송브라켓

34: 이송척 36: 밀착실린더

38: 정지부 40: 조각수단

42: 제1램 422: LM가이드하우징

424: 제3모터 44: 제2램

442: 제4모터 444: 제4나사축

46: 조각공구하우징 510: 고정식가공부

512: 제2가이드레일 514: 제2하우징

516: 제2실린더 518: 제5모터

520: 교체식가공부 522: 제3가이드레일

524: 제3하우징 526: 제3실린더

528: 제6모터 530: 공구착탈부

532: 제4실린더 534: 지지대

536: 공구클램핑

Claims (10)

1. 기둥 또는 가로등지주와 같이 조형물에 사용되는 통나무나 일차 가공된 원목의 표면에 무늬모양 또는 형상을 조각하는 목재조각기에 있어서, 상기 목재조각기는

   길이방향(X축)의 중앙에 일정간격을 가지는 안내공이 형성되고 상기 안내공에는 목재를 승강시킬 수 있도록 양단측에 각각 마련되는 고정 및 이송승강실린더가 구성되며 일측면에 이송레일부가 형성된 테이블과;

   상기 테이블의 고정승강실린더는 회전지지수단의 근접된 위치에 고정되고,

   상기 테이블의 이송승강실린더는 고정지지수단의 일측과 고정되며;

   상기 테이블의 어느 일측에는 상기 이송승강실린더가 안내공을 따라 X축방향으로 왕복이송되도록 이송력을 제공하는 실린더이송부가 구성되고;

   상기 실린더 이송부는 테이블의 일단에 고정된 정, 역회전하는 제1모터와;

   상기 제1모터의 연장축에 고정되는 제1원동휠;

   상기 테이블에 회전가능하게 마련되고 고정승강실린더와 근접된 위치에 구성된 제1종동휠; 및

   상기 제1원동 및 종동휠 사이를 선회하면서 동력을 전달하며 일측이 절개되어 분리된 양단이 이송승강실린더 외주연 각각에 고정되어 제1모터의 회전방향에 따라 상기 이송승강실린더를 테이블의 X축방향으로 왕복이송시키도록 함과;

   상기 테이블의 일단에 목재의 일단을 고정하도록 척이 구성되어 목재를 고정 및 회전시킬 수 있도록 회전력을 제공하는 구성된 회전지지수단;

   상기 테이블의 타단에 목재의 타단을 압박하여 상기 목재의 고정 및 회전을 지지하도록 구성된 고정지지수단;

   상기 테이블의 이송레일부를 따라 X축방향으로 왕복 이송되고 다수의 조각공구를 탑재하여 X,Y,Z축 방향으로 움직이면서 목재를 조각하는 조각수단; 및

   사용자가 원하는 무늬모양 또는 형상을 입력하고 이를 통해 조각수단으로 제어신호를 전송하여 목재를 조각하도록 하며 상기 각 수단들을 제어하도록 하는 제어부;

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 목재조각기.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 테이블의 이송레일부는 테이블의 길이방향을 따라 복수의 이송레일 및 하나 이상의 제1랙기어가 구성되고;

   상기 조각수단에는 상기 복수의 이송레일을 따라 이송되는 가이드하우징 및 어느 일측에 고정되고 정, 역회전하는 제3모터와 상기 제3모터의 연장축에 고정되고 상기 제1랙기어와 치합되어 정, 역회전력에 의해 X축방향으로 조각수단이 왕복 이송되도록 회전하는 제3휠;

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 목재조각기.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 고정지지수단은

   테이블의 상단면에 안착되고 이송승강실린더에 일단이 고정되어 상기 이송승강실린더와 함께 왕복 이송하는 이송브라켓과;

   상기 이송브라켓에 회전되도록 마련되어 목재의 끝단을 고정하는 이송척; 및

   상기 이송브라켓의 어느 일측에 마련되어 회전 및 고정지지수단의 척 및 이송척 사이에 목재를 고정한 후 이송브라켓이 밀림되는 것을 방지하도록 정지부;

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 목재조각기.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 정지부는 이송브라켓의 어느 일측에 마련되고 외부에서 제공되는 승강력에 의해 제1피스톤을 승강시키는 제1승강실린더 및 상기 제1피스톤에 일단이 고정되며 제1승강실린더의 승강력에 의해 승강하면서 테이블의 일측에 밀착되는 승강치합대;

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 목재조각기.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 정지부의 치합대 일측에는 기어치가 형성되어 있고;

   상기 치합대가 밀착되는 테이블의 일측에는 상기 치합대의 기어치와 치합되도록 제2랙기어;

   가 더 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 목재조각기.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 조각수단은 테이블의 이송레일부에 마련되어 X축방향으로 왕복이송하며 일정높이 세워진(Y축방향) 제1램과;

   상기 제1램에 마련되고 상기 제1램을 따라 Y축방향으로 승강하며 목재가 위치되는 방향(Z축방향)으로 일정길이 형성된 제2램; 및

   상기 제2램의 Z축방향으로 왕복이송하면서 다수의 목공구를 탑재하는 조각공구하우징;

   으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 목재조각기.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 조각공구하우징에는

   어느 일측에 마련되는 전용 조각공구만을 탑재한 하나 이상의 고정식가공부;

   제2램의 어느 일측에 마련되고 다수의 목공구를 구비하는 공구착탈부; 및

   상기 조각공구하우징의 타측에 마련되고 상기 공구착탈부에 구비된 다수의 조각공구들 중 필요한 조각공구 하나를 습득하여 목재를 가공하는 교체식가공부;

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 목재조각기.
9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 테이블의 양측면 각각에 이송레일부를 구성하고;

   상기 복수의 이송레일부 각각에 X축방향으로 왕복이송하도록 조각수단;

   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 목재조각기.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 조각수단은

    복수의 이송레일부 각각에 X축방향으로 왕복이송하는 복수의 제1램과;

    상기 복수의 제1램 사이에 마련되어 Y축방향으로 왕복 승강하는 제2램; 및

    상기 제2램에 마련되고 Z축방향으로 이송하면서 목재를 가공하도록 다수의 목공구를 탑재한 조각공구하우징;

    으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 목재조각기.

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