KR20040025618A - 타원형상을 갖는 물품의 제조 장치 및 제조 방법 - Google Patents

Abstract

타원 그릇 성형용 제형물레(20)는 흙을 위치시키는 형틀(26)과 형틀을 공전 및 자전시키는 공전-자전 구동장치(24)를 구비한다. 공전-자전 구동장치(24)는 형틀을 제1 축선을 중심으로 공전시키면서 제2 축선을 중심으로 자전시킨다. 이 때 공구는 제1 축선에 대하여 일정한 위치에 유지된다. 공전과 자전은 동일한 방향이며 그 속도의 크기는 2:1로 유지된다.

Description

타원형상을 갖는 물품의 제조 장치 및 제조 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR MAKING PRODUCT HAVING OVAL SHAPE}

본 발명은 타원형상을 갖는 물품을 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

타원형상을 갖는 물품의 대표적인 것으로 타원형 도자기 그릇을 들 수 있다. 이러한 타원형 도자기 그릇을 성형하기 위한 기존의 방법으로는 주입성형 및 프레스성형 작업이 있다. 주입성형은 여러 개의 틀을 조합하여 그 안에 타원형 그릇에 맞는 캐비티를 형성하고 그 곳에 흙을 부어 넣어 성형하는 방식이다. 이러한 성형방법은 흙의 밀도가 떨어져 양호한 그릇을 성형하는 데에는 문제가 있다. 또한, 프레스 성형 작업에서는 다이(형틀)과 누름 펀치를 이용하는데 형틀에 타원형 그릇의 아래쪽(또는 위쪽) 형상의 형을 형성하고 상부에서 내려오는 누름 펀치에는 그릇의 위쪽(또는 아래쪽) 형상의 형을 형성한다. 프레스 성형 작업에서는 어느 정도 흙의 밀도를 높일 수 있으나 회전 물레 방식으로 제조하는 그릇(원형의 그릇)에 비해서는 그 질이 떨어졌다. 한편, 회전형 제형물레로는 원형의 그릇을 제조할 수 있는데, 원주 방향으로 흙에 압력을 가하여 흙의 입자를 배열시킴으로서, 그릇의 강도를 높이고 변형을 줄일 수 있는 등 많은 잇점이 있다. 그러나, 정원형 물품의 성형만 가능한 도자기 성형수단인 기존의 물레, 제형물레, 자동성형기 등으로는 정원이 아닌 타원형의 그릇의 생산이 어려웠다.

본 발명의 기본적인 목적은 타원형상을 갖는 물품를 제조하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 구체적으로는 공작물을 회전시키면서 공작물을 성형 또는 가공하는 공구로 타원형상을 갖는 물품을 제조하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 타원형 도자기 그릇을 성형하는 제형물레를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 제조되는 물품이 갖는 타원의 이심율(길죽한 정도)을 변화시킬 수 있는 타원형상을 갖는 물품 제조장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 타원형 물품이 갖는 타원의 크기를 변화시킬 수 있는 타원형상을 갖는 물품의 제조 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 다양한 크기의 정원(正圓)형의 물품도 제조할 수 있는 타원형상을 갖는 물품의 제조장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 성형용 제형롤러와 상기 제형롤러를 이용하여 물품을 성형하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

도1은 본 발명의 타원형상을 갖는 물품의 제조 장치의 일 실시예에 따른 제형 물레로 제조하고자 하는 그릇의 도면으로서 평면도, 우측면도와 정면도로서 우측면도와 정면도의 일부를 단면으로 도시한 도면

도2는 본 발명의 타원형상을 갖는 물품의 제조 장치의 일 실시예에 따른 제형 물레의 개략도

도3은 도2의 제형물레의 공전-자전 구동장치의 사시도로서 드럼을 일부 절개하여 도시한 도면

도4는 도2의 제형물레의 공전-자전 구동장치의 정면도로서 드럼을 단면으로 도시한 도면

도5는 도2의 제형물레의 공전-자전 구동장치의 평면도로서 드럼을 단면으로 도시한 도면

도6a 내지 도6e는 도2의 제형물레의 공전-자전 구동장치를 이용하여 타원성형 동작의 원리를 설명하는 도면

도7a 내지 도7c는 도2의 제형물레의 공전-자전 구동장치의 공전중심축 및 자전중심축 사이의 거리와 성형되는 물품의 타원 형상과의 관계를 도시한 도면

도8은 도2의 제형물레의 공전-자전 구동장치의 공전중심축과 공구 사이의 거리와 타원 형상과의 관계를 도시한 도면

도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제형물레에 사용하는 다른 구조의 공전-자전 구동장치를 도시한 사시도

도10a 내지 도10i는 본 발명의 타원형 물품의 제조 장치에 사용하는 공구의 다양한 예를 도시한 도면

본 발명의 일측면에 따르면, 공작물과 공구의 상대운동에 의해 공작물을 성형 또는 가공하는 적어도 일부에 타원형상을 갖는 물품을 제조하는 장치로서,

상기 공작물을 장착하는 공작물 지지구와

상기 공작물 지지구를 제1 축선을 중심으로 공전시키는 공전구동기와 상기 제1 축선과 평행인 제2 축선을 중심으로 상기 공작물 지지구를 자전시키는 자전구동기를 갖는 공전-자전 구동장치와,

상기 공구를 지지하며 상기 제1 축선에 대하여 일정한 위치에 상기 공구가 위치하도록 유지하는 공구대를 포함하며,

상기 공전-자전 구동장치는 상기 공작물 지지구의 공전방향과 자전방향을 동일하게 유지하고 공전속도의 크기와 자전속도의 크기를 2:1로 유지하는 타원형상을 갖는 물품의 제조장치가 제공된다.

일 실시예에서 상기 공전-자전 구동장치의 상기 자전구동기는 제1 축선에 위치하는 고정된 공전중심축과, 상기 제2 축선에 위치하며 공작물 지지구와 연결되는 자전중심축과, 상기 공전중심축과 자전중심축과 평행인 매개축과, 상기 공전중심축과 매개축 사이를 연결하는 제1 링크와, 상기 매개축과 자전중심축 사이를 연결하는 제2 링크와, 상기 공전중심축과 상기 매개축에 고정되어 서로 맞물리는 한 쌍의 기어와, 상기 매개축과 상기 자전중심축에 고정되어 서로 맞물리는 한 쌍의 기어를 갖는다. 또한, 상기 공전구동기는 상기 자전구동기구를 덮으며 제1 축선을 중심으로 회전하는 드럼과 상기 드럼의 내부와 상기 자전중심축을 연결하는 연결막대를 갖는다.

일 실시예에서는 상기 공전구동기는 상기 자전구동기를 감싸며 제1축선을 중심으로 회전하는 드럼과, 상기 드럼의 내부를 반경방향으로 가로질러 연장되며 제1 축선과 제2 축선을 지나는 직선이동기구를 구비하여, 상기 자전중심축과 상기 공전중심축 사이의 거리를 조절할 수 있다. 이 직선이송기구는 상기 드럼의 내부에 고정되는 지지블록과, 상기 자전중심축에 연결되는 이송블록과, 상기 이송블록을 지나 양 지지블록 사이에 연장되는 리드스크류와, 상기 리드스크류와 나란히 연정되며 상기 이송블록을 지나 상기 지지블록에 고정되는 안내봉을 갖는 것일 수도 있다.

다른 실시예에서는 상기 공전구동기는 상기 고정된 공전중심축 내측에 회전가능하게 장착되는 구동축과, 상기 구동축과 상기 자전중심축 사이를 연결하는 구동링크를 구비할 수 있다. 다른 실시예에서는 상기 공전구동기는 공전구동을 위한 공전모터를 구비하며, 상기 자전구동기는 자전구동을 위한 자전모터를 구비할 수 있다.

일 실시예에서는 타원형상을 갖는 물품의 제조장치는 타원형 그릇을 제조하는 장치이다. 이 때 상기 공작물 지지구는 타원형 그릇의 일부의 형상과 형합하는 형상을 갖는 형틀일 수 있다. 공구는 제형롤러일 수 있다. 이와는 달리, 제형 주걱일 수도 있다.

타원형상을 갖는 물품의 제조장치는 목재 또는 금속을 가공할 수 있으며, 이 때 공구는 상기 목재 또는 금속을 가공하는 커터이다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 적어도 일부에 타원형상을 갖는 물품을 제조하는 방법으로서,

공작물지지구에 성형 또는 가공될 공작물을 장착하는 단계와,

상기 공작물지지구를 제1 축선을 중심으로 공전시키면서 동시에 제2 축선을 중심으로 상기 공작물 지지구를 자전시키는 단계와,

상기 제1 축선으로부터 일정한 거리에 공구를 위치시키는 타원형상을 갖는 물품의 제조 방법이 제공된다.

일 실시예에서, 상기 제1 축선과 상기 제2 축선 사이의 거리를 조절하는 단계를 더 포함한다. 또한, 상기 제1 축선과 공구 사이의 거리를 조절하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 제형물레로 흙과 같은 성형성 재료의 공작물을 가공하여 원형 또는 타원형상을 갖는 물품을 성형하여 제조하는 방법으로서,

형틀에 성형성 공작물을 장착하는 단계와,

상기 형틀을 회전축선을 중심으로 회전시키는 단계와,

상기 형틀의 회전축선과는 다른 회전축선을 중심으로 회전하는 제형롤러를 상기 형틀의 회전축선에 대하여 일정한 위치에 위치시키는 단계를 포함하는 물품의 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 흙과 같은 성형성 재료의 공작물을 가공하여 원형 또는 타원형상을 갖는 물품을 성형하여 제조하는 제형 물레로서,

상기 성형성 공작물을 장착하는 형틀과,

상기 형틀을 회전축선을 중심으로 회전구동하는 구동장치와,

상기 형틀의 회전축선과는 다른 회전축선을 중심으로 회전하는 제형롤러를구비하는 제형 물레가 제공된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 제형물레에 장착하여 흙과 같은 성형성 재료의 공작물을 성형하는 제형 롤러로서,

회전축과,

회전축에 고정되며 상기 공작물과 접촉하는 원주면을 갖는 통체를 구비하는 제형 롤러가 제공된다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도1을 참조하면, 본 발명의 타원형 물품 제조장치의 일 실시예에 따른 제형물레로 성형할 타원형 그릇이 도시된다. 예시적으로 도1에 도시된 타원형 그릇(10)은 장경(Da)이 단경(Db)의 약 두배이고, 전(12)의 높이가 낮고, 두께(t)가 얇으며, 낮은 굽(14)를 가진 통상의 타원형 접시이다. 도면에서 해칭부분은 그릇의 단면을 나타내는 것이다. 제형물레에서 성형되는 타원형 그릇(10)은 이후 건조와 초벌구이와 재벌구이 과정에서 수축되기 때문에 최종 제품의 크기보다 약간 크게 성형된다.

도2를 참조하면, 본 발명의 타원형 물품 제조장치의 일 실시예에 따른 제형 물레(20)이 도시되어 있다. 제형물레(20)은 프레임(22)와 공전-자전 구동장치(24)와 형틀(26)과 공구대(28)을 구비한다. 받침대(22)는 강재로 이루어진 베이스 프레임(30)과 베이스 위에 덮이는 것으로서 후술하는 드럼의 회전을 지지할 수 있는 정도의 강성을 가지는 지지덮개(32)를 구비한다. 도2에서 지지덮개(32)는 단면으로 도시되어 있다. 베이스 프레임(30)에는 구동 모터(34)가 장착된다. 구동력을 제공하는 장치로서 본 발명은 구동모터에 한정되는 것은 아니다. 구동 모터(34)는 예를들어 감속기어(또는 변속기어 등)이 장치된 것으로서 모터축(36)과 그 끝에 장착된 벨트풀리(38)를 구비한다.

공전-자전 구동장치(24)는 후술하는 바와 같이 모터(36)의 구동력을 받아서 형틀(26)이 공전 및 자전을 하게 동력을 전달해준다. 형틀(26) 위에는 공작물인 성형할 흙이 놓이고 성형 후 타원형 그릇(10)이 성형된다. 도2에서는 형틀(26)은 단면으로 도시되어 있으며 그 위에 얹어진 공작물인 타원형 그릇(10)도 단면으로 도시되어 있다. 한편, 제형물레(20)은 공구대(28)를 구비한다. 공구대(28)는 프레임(30)에 고정된 레버지지대(42)와 레버지지대(42)에 회전가능하게 피봇된 회전 레버(44)와 회전 레버(44) 아래에 장착된 공구인 제형롤러(46)을 구비한다.

제형롤러(46)은 그 중심축선을 중심으로 회전가능하게 장착된다. 제형롤러의 회전 축선은 공전-자전 구동장치(24)의 공전 중심 축선을 지나도록 장착하는 것이 바람직하다. 피봇점을 지나 연장된 레버(46)에는 롤러구동모터(47)이 장착되고 이 모터의 축이 롤러(46)의 축에 연결되어 제형 롤러(46)을 회전시킨다. 실제 작업 시에는 레버(44)의 끝단 손잡이(48)을 잡고 내리면 롤러(46)이 회전하면서 공작물인 흙을 눌러가며 성형해준다. 롤러의 중심축에 연결된 구동장치에 의해 형틀의 자전보다 수배 이상 빠른 속도로 회전하면, 그릇의 표면을 매끄럽게 해주고 흙의 입자 배열도 보다 균일하고 치밀하게 해주는 효과가 있다.

도2 내지 도5를 참조하면, 공전-자전 구동장치(24)는 크게 공전구동부와 자전구동부와 직선이송장치를 구비한다. 도시한 실시예에서는 후술하는 바와 같이 직선이송장치가 공전구동부의 일부로서도 기능한다. 공전구동부는 드럼(50)을 구비한다. 드럼(50)은 벨트(52)로 풀리(38)과 연결되어 모터(34)의 동력을 전달받아 회전한다. 이 때 드럼(50)은 지지덮개(32)에 장착된 상부 지지베어링(54)에 의해 회전가능하게 지지된다. 후술하는 고정축과의 사이에 하부 지지베어링(56)이 장착되어 회전가능하게 지지된다(도4 참조).

도3 내지 도5에 상세히 도시된 바와 같이, 자전구동부는 3개의 축사이에 링크와 기어를 이용해서 형틀축에 연결되는 형틀(26)을 자전시킨다. 공전-자전 구동장치(24)는 서로 링크로 연결되며 서로 평행인 공전중심축으로 기능하는 고정축(58)과 매개축(60)과 자전중심축으로 기능하는 형틀축(62)를 구비한다. 고정축(58)은 프레임(30)에 고정되어 있으며 드럼(50)의 회전 중심선 상에 위치한다. 형틀축(62)는 형틀(26)과 결합되며 고정축(58)을 중심으로 공전을 하며 스스로는 자전을 한다. 고정축(58)과 매개축(60) 사이에는 제1 링크(64)로 연결된다. 상세히 도시하지 않았지만 제1 링크(64)와 고정축(58) 사이, 제1 링크(64)와 매개축(60) 사이에는 베어링이 개재되어 있다. 한편, 매개축(60)과 형틀축(62) 사이에도 제2 링크(66)으로 연결된다. 상세히 도시하지 않았지만 제2 링크(66)과 형틀축(62) 사이, 제2 링크(66)과 매개축(60) 사이에는 베어링이 개재되어 있다. 제2 링크(66)은 제1 링크(64)의 위쪽에 위치한다. 본 실시예에서는 두 링크(64,66)의 길이는 동일한 것으로 설명하였으나 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다.

계속해서 도3 내지 도5를 참조하면, 고정축(58)에는 고정 기어(68)이 고정되어 있다. 매개축(60)에는 고정기어(68)과 맞물리는 제1 매개기어(70)이 고정된다. 매개축(60)에는 또한 제1 매개기어(70) 상부에 제2 매개기어(72)가 고정되어 있다.이 제2 매개기어(72)는 형틀축(62)에 고정된 자전기어 즉, 형틀기어(74)와 맞물린다.

도3 내지 도5에 도시된 실시예에서는 제1 매개링크(64)와 제2 매개링크(66)는 링크의 길이가 같다. 즉, 고정축(58)과 매개축(60) 사이의 거리와 매개축(60)과 형틀축(62) 사이의 거리가 같다. 또한, 이 실시예에서는 고정기어, 제1 매개기어, 제2 매개기어, 형틀 기어의 각 피치원의 지름의 비율이 1.5:1.5:1:2 이다. 그러나 본 발명의 이에 제한되는 것은 아니며 링크(70,72)의 길이와 각 기어의 피치원의 지름의 비율은 다르게 할 수 있는데, 형틀축(62)이 고정축(58)에 대하여 2회 공전하는 동안 형틀축(62)이 1회 자전하도록 한다면 어떠한 기어 피치원의 비율 조합이라도 사용할 수 있다.

공전-자전 구동장치(24)는 형틀축(62)를 고정축(58)에 대하여 가까운 쪽으로 또는 먼쪽으로 직선 이송하는 직선이송장치(76)을 구비한다. 직선이송장치(76)은 직경방향으로 양단에 배치되며 드럼(50)에 고정되는 지지블록(78)을 구비한다. 양 지지블록(78)의 사이에 이송블록(80)이 위치한다. 이송블록(80)에는 형틀축(62)가 연장되어 베어링을 개재시켜 회전 가능하게 결합된다. 리드스크류(82)가 한쪽 지지블록(78)에서 연장되어 이송블록(80)을 지나 다른 쪽 지지블록(78)으로 연장된다. 이 리드스크류(82)의 한쪽 끝은 지지블록(78)을 지나 돌출되며 그 끝에는 손으로 돌릴 수 있는 다이얼(84)이 결합된다. 리드스크류(82)는 지지블록(78)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 리드스크류(82)는 이송블록(80)내에 마련된 이송너트(도시되지 않음)와 상호작용하여 다이얼(84)를 회전시킬 때 이송블록(80)을 직선이동시킬 수있다. 본 실시예에서는 이송블록(90)의 직선이동을 위해 리드스크류를 이용하였으나 직선이동기구의 구성은 이제 제한되는 것은 아니다. 이송스크류(82)의 양쪽에는 나란히 안내봉(86)이 마련된다. 이 안내봉(86)은 양측 지지블록(78)에 고정되며 이송블록(80)을 통하여 연장된다. 이송블록(80)의 직선이동은 안내봉(86)에 의해 안내된다. 한편, 이러한 직선이송장치(76)은 드럼(50)에 고정되며 형틀축(62)와 결합되므로 드럼(50)의 회전을 형틀축(62)에 전달하여 형틀축(62)가 공전하는 공전구동링크로도 기능한다.

계속해서 도3 내지 도5를 참조하여 형틀축(62)가 공전 및 자전을 하는 작용에 대해 설명한다. 모터(34)로부터 벨트(52)를 통하여 동력을 전달받은 드럼(50)이 고정축(58)을 중심으로 하여 회전한다. 본 실시예에서는 도3의 화살표와 같이 시계방향으로 회전하는 것으로 설명하나 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 드럼(50)의 회전은 직선이송장치(76) 전체를 회전시키고 나아가 형틀축(62)와 그리고 링크로 연결된 매개축(60)을 고정축(58)을 중심으로 공전시킨다. 이 때, 제1 매개기어(70)이 고정기어(68)과 맞물려 공전을 하면서 스스로는 매개축(60)의 중심선에 대하여 회전을 하게 된다. 이 회전이 매개축(60)에 전달되고 이것이 제2 매개기어(72)를 통하여 형틀기어(74)로 전달된다.

이 때, 형틀축(62)의 자전 방향은 공전 방향과 같고, 자전 속도의 크기는 공전 속도 크기의 1/2이 된다. 이에 대해 상세히 설명하면, 일반적으로 어떤 중심선에서 일정 거리 떨어진 회전축은 그 중심선을 기준으로 시계방향으로 공전할 때, 회전축과 중심선 사이에 아무런 매개체가 없다고 가정하면, 1회전 공전하는 동안시계방향으로 1회전 자전한다. 그런데, 본 실시예에서는 고정축(58)과 회전축인 형틀축(62) 사이에는 고정기어(68)과 매개기어(70,72)와 형틀기어(74)의 매개체가 있고 이들의 맞물림 운동에 의해 형틀기어(74)가 반시계방향으로 공전속도 크기의 1/2만큼 크기의 속도로 자전을 하게 하는 동력이 생성되어 형틀축에 전달된다. 따라서, 형틀축의 실제 자전속도의 크기는 1/2 감소되고, 결국 형틀축은 공전방향과 같은 방향으로 공전속도크기의 1/2 크기의 속도로 자전하게 되는 것이다.

이어서 도6a 내지 도6e를 참조하여 상기와 같이 공전 및 자전 사이에 그 방향이 동일하고 그 속도가 2:1의 비율인 경우 공작물을 그러한 운동을 하게 하고 공구를 고정시켰을 때 공작물에 타원형상이 형성되는 과정을 설명한다. 도6a 내지 도6e는 1회 공전을 하는 과정을 도시한 것이다. 도6에서 P는 형틀축의 위치이고, T는 고정축의 위치이고, S는 공구의 1점으로서 도6a에서는 S 점이 성형될 타원의 장경의 끝을 나타낸다. 또한, 도6a에서 점 R 은 S 점에 의해 성형될 타원의 단경의 끝이다. 도6과 관련된 설명에서 TS는 T점과 S점 사이의 거리를 나타내고, L은 형틀축과 구동축의 중심선 사이의 거리(즉, P점과 T점 사이의 거리)를 나타내고, 원은 형틀축의 공전궤도를 나타낸다. 도6a 내지 도6e 에서는 성형될 타원 형상은 점선으로 표시되며, 공작물이 공구상의 1점 S 를 통과함으로써 실제 생성되는 타원 형상은 실선으로 표시한다. 한편, 도6b 및 도6c의 일점쇄선으로 표시된 타원은 본 실시예에서의 기어(68,70,72,74)가 없을 경우 타원의 위치를 비교하기 위해 도시한 것으로서 본 발명과 직접 관련된 것은 아니다.

도6a에 도시된 상태는 시작위치의 일예로서, 이 예에서는 공구 S, 공전 중심T, 형틀축 중심 P가 같은 직선상에 위치한다. 이때, 형틀축 중심과 공구 사이의 거리 PS, 즉 TS 와 L의 합은 성형될 타원의 장경(Da)의 반이 된다. TS와 L의 차는 성형될 타원의 단경(Db)의 반이 된다. 타원의 장경축은 PS와 일치하며 단경축은 이에 직교하는 상태이다.

도6b에 도시된 상태는 형틀축이 공전 궤도상을 90도 공전한 상태이다. 이 때, 공작물은 45도 자전한 상태이다. 따라서 성형될 타원의 장경축과 단경축은 공전중심축과 공구사이의 선분 TS와 45도로 만난다. 도6b와 같은 위치에 오는 동안 실선으로 표시된 만큼의 타원이 성형된다.

도6c에 도시된 형틀축이 공전 궤도상을 180도 공전한 상태이다. 이 때, 공작물은 90도 자전한 상태이다. 따라서 성형될 타원의 장경축은 공전중심축과 공구 사이의 선분 TS와 직교하고 단경축은 일치한다. 도6c와 같은 위치에 오는 동안 실선으로 표시된 만큼의 타원이 성형된다.

도6d에 도시된 형틀축이 공전 궤도상을 180도 이상 360도 이하의 임의의 각도로 공전한 상태이다. 이 때, 공작물은 그 공전각도의 1/2만큼 자전한 상태이다. 도6d와 같은 위치에 오는 동안 실선으로 표시된 만큼의 타원이 성형된다.

도6e에 도시된 형틀축이 공전 궤도상을 360도 공전한 상태이다. 이 때, 공작물은 180도 자전한 상태이다. 따라서 성형될 타원의 장경축은 공전중심축과 공구사이의 선분 TS와 일치하고 단경축은 직교한다. 도6e와 같은 위치에 오는 동안 실선으로 표시된 만큼, 즉 타원의 반이 성형된다.

도6a 내지 도6e 상태가 반복되도록 1회전 더 공전시키면 타원의 나머지 반이성형되는 것이다. 이와 같이, 공작물을 공전 및 자전 운동을 하게 하되 공전속도(공전수)와 자전속도(자전수)의 비가 2:1이 되게 하고, 공전중심 T에서 일정한 거리만큼 떨어진 위치에 점 S가 놓이게 하면 그 S점을 통과하는 공작물상의 점들은 타원의 궤적을 그리게 되어 타원을 성형할 수 있게 되는 것이다.

이어서, 도7을 참조하여 타원의 장경과 단경 사이의 비율에 변화를 주는 방법을 설명한다. 이는 도5에서 형틀축(62)를 직선이동시켜 형틀축(62)의 중심과 고정축(58)의 중심이 이루는 거리를 변화시킴으로서 가능하다. 예를 들어 도7a를 참조하면, 공전중심 T와 공구 S 사이의 거리를 TS라 하고 공전중심 T와 자전 중심 P 사이의 거리를 L이라 하면, 장경은 TS + L의 2배가 되고 단경은 TS - L 의 2배가 된다. 도7a에서와 같이, TS 가 16.5 이고, L이 1.5 이면, 장경 Da 는 36이 되고, 단경 Db는 30이 된다. 도7b에서와 같이, TS 가 17.5 이고, L이 7.5 이면, 장경 Da 는 50이 되고, 단경 Db는 20이 된다. 이와 같이 타원의 장경과 단경 사이의 비율이 다른 타원을 성형할 수 있는 것이다. 또한, 도7c와 같이 공전중심 T와 자전 중심 P를 일치시키면 L은 0이 된다. TS가 10이라 하면 장경과 단경이 같은 즉, 직경 D가 20인 원을 성형하는 것이다.

도8을 참조하면 공구의 위치 변화가 미치는 영향을 알 수 있다. 공전중심 T와 자전중심 P를 고정하여 이들 사이의 거리 L을 일정하게 하고, 공구의 위치를 변화시켜 공전중심과 공구사이의 거리 TS를 변화시키면 타원이 변화한다. 예를 들어, TS1 가 17.5 이고, L이 2.5 이면, 장경 Da1 는 40이 되고, 단경 Db1는 30이 된다. 여기에서 TS2 만 7.5로 변화시키면, 장경 Da2는 20이 되고, 단경 Db2는 10이 된다.즉, 장경과 단경의 차이는 항상 일정하되 각각의 크기와 이심율이 달라진 타원을 얻을 수 있는 것이다. 도7a 내지 도7c 및 도8에서 점 I는 매개축의 중심을 가리키며, 각 점 사이의 실선은 매개링크를 가리킨다.

도9는 다른 실시예에 따른 제형물레의 공전-자전 구동장치(924)는 크게 공전구동부와 자전구동부를 구비한다. 본 실시예에서도 후술하는 바와 같이 직선이송장치가 공전구동부의 일부로서도 기능한다. 공전구동부는 앞의 실시예에서와는 달리 드럼(50) 대신에 모터로부터 회전력을 전달받는 중앙 구동축(950)을 구비한다. 중앙구동축(950)은 고정축(958) 중앙을 관통하여 연장되며 이들 사이에는 베어링이 개재된다.

계속해서 도9를 참조하면, 자전구동부는 3개의 축사이에 링크와 기어를 이용해서 형틀축에 연결되는 형틀을 자전시킨다. 공전-자전 구동장치(924)는 서로 링크로 연결되며 서로 평행인 고정축(958)과 매개축(960)과 형틀축(962)를 구비한다. 고정축(958)은 프레임에 고정되어 있다. 형틀축(962)은 형틀과 결합되며 고정축(958)을 중심으로 공전을 하며 스스로는 자전을 한다. 고정축(958)과 매개축(960) 사이에는 제1 링크(964)로 연결된다. 제1 링크(64)와 중앙 구동축(950)에 고정되며, 제1 링크(964)와 매개축(960) 사이에는 베어링이 개재되어 있다. 한편, 매개축(960)과 형틀축(962) 사이에도 제2 링크(966)으로 연결된다. 상세히 도시하지 않았지만 제2 링크(966)과 형틀축(962) 사이, 제1 링크(964)와 매개축(960) 사이에는 베어링이 개재되어 있다. 제2 링크(966)은 제1 링크(964)의 위쪽에 위치한다.

계속해서 도9를 참조하면, 고정축(958)에는 고정 기어(968)이 고정되어 있다. 매개축(960)에는 고정기어(968)과 맞물리는 제1 매개기어(970)이 고정된다. 매개축(960)에는 또한 제1 매개기어(970) 상부에 제2 매개기어(972)가 고정되어 있다. 이 제2 매개기어(972)는 형틀축(962)에 고정된 자전기어 즉, 형틀기어(974)와 맞물린다.

도9에 도시된 실시예에서도 제1 매개링크(964)와 제2 매개링크(966)는 링크의 길이가 같다. 즉, 고정축(958)과 매개축(960) 사이의 거리와 매개축(960)과 형틀축(962) 사이의 거리가 같다. 또한, 이 실시예에서 고정기어, 제1 매개기어, 제2 매개기어, 형틀 기어의 각 피치원의 지름의 비율이 1:2:1.5:1.5 이다.

공전-자전 구동장치(924)는 공전구동부는 중앙구동축(950)의 회전에 의해 회전하는 공전 구동링크(976)와 구동링크 홀더(978)을 구비한다. 홀더(978)은 구동축(950)에 고정된다. 공전 구동링크(976)에는 형틀축(962)가 고정된다. 홀더(978)의 상부에는 구멍이 형성되고 그 구멍을 통하여 구동링크(976)이 연장된다. 작업 시에는 홀더(978)과 구동링크(976)이 고정되는데, 필요에 따라 그 고정을 풀고 홀더(978)의 구멍을 통하여 구동링크(976)(결국 형틀축(962))를 직선이동시킬 수 있다. 이러한 고정과 고정의 풀림은 고정용 멈춤나사에 의해 적절히 행해질 수 있음을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다. 홀더(978)에 대하여 구동링크(976)을 이동시키면 공전 중심인 구동축(950)의 중심과 자전 중심인 형틀축(962) 중심 사이의 거리를 변화시킬 수 있다. 또한, 상세한 설명은 하지 않았으나 세세한 조정을 위해 제1 매개링크(964)와 구동축(950) 사이, 홀더(978)과 구동축(950) 사이를 고정과 풀림이 가능한 고정용 멈춤나사로 결합하는 것도 가능함을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.

계속 도9를 참조하면, 구동축(950)이 회전하면 홀더(978)과 구동링크(976)이 회전하여 형틀축(962)가 공전한다. 한편 이 때, 링크(964,966)으로 연결된 매개축(960)도 공전하게 되는데, 제1 매개기어(970)이 고정기어(968)과 맞물려 공전을 하면서 스스로는 매개축(960)의 중심선에 대하여 회전을 하게 된다. 이 회전이 매개축(960)에 전달되고 이것이 제2 매개기어(972)를 통하여 형틀기어(974)로 전달된다. 결국, 원하는 방향과 속도를 갖는 형틀축(974)는 자전 운동을 얻게 되는데, 자전 방향은 공전 방향과 같고, 자전 속도의 크기는 공전 속도 크기의 1/2이 된다.

도10a 내지 도10i을 참조하면, 본 발명의 타원형 물품 제조장치에서 사용하는 공구의 여러가지 예를 도시한다. 도10a 및 도10b는 각각 도2에 도시한 제형 롤러(46)의 사시도 및 회전중심축선으로부터 반경방향으로 연장되는 평면으로 절단한 단면도이다. 롤러(46)는 중간의 축(88)과 축상에 마련된 통체(90)를 구비한다. 통체(90)는 2개의 원뿔대를 축선방향으로 배열하되 중앙쪽으로 갈수록 반경이 작아지도록 즉, 꼭지점 쪽이 서로 마주보도록 배열한 형상을 가지며, 두 원뿔대 사이에는 홈(92)이 마련된다. 홈(92)에 의해 그릇의 굽이 형성된다. 통체(90)를 이루는 두 원뿔대의 경사면이 이루는 각은 그릇의 바닥과 전이 이루는 각도가 된다.

도10a 및 도10b는 본 발명에 따른 제형 롤러의 일 예를 도시한 것으로서 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 2개의 원뿔대가 붙어 있되 원뿔대 바닥쪽이 붙어 있는 형태(도10c 참조)일 수도 있고, 원기둥과 원뿔대를 연결해 놓은 형태(도10d 참조)일 수도 있다. 원뿔대나 원기둥 형의 롤러는 회전중심축선으로부터 반경방향으로 연장되는 평면으로 절단하여 나타나는 외곽선(롤러 표면이 이루는 선)이 직선(도10b, 도10c 및 도10d 참조)으로 나타나지만, 이와는 달리, 외곽선이 오목 곡선(도10e 참조) 또는 볼록 곡선(도10f 참조) 또는 직선과 곡선의 조합 등의 형태를 가질 수도 있다. 위의 예에 따른 제형 롤러는 본 발명에 따른 제형물레에서 타원형 그릇을 성형하는 것 이외에도 통상의 제형물레에서 원형 그릇을 제조할 때에 사용할 수도 있다.

도10g는 제형 주걱(헤라라고도 한다)(46a)를 이용하여 그릇(10)을 성형하는 것이다. 주걱에는 그릇의 바닥, 굽, 전의 형상에 맞는 형상이 형성되어 있다. 도10h는 그릇(10)의 안쪽을 성형하는 제형 주걱(46b)가 도시되어 있다. 그릇의 안쪽 바닥과 안쪽 전의 형상에 맞는 형상이 형성되어 있다.

도10i는 바이트(46d)를 이용하여 금속 또는 목재와 같은 공작물(10d)에 타원형상을 가공하는 예를 도시한다. 공작물(10d)는 앞의 실시예와 같은 공전-자전 구동장치로 구동되고 바이트(46d)는 고정된다. 바이트(46d) 이외에도 밀링커터와 같은 절삭공구나 연삭숫돌과 같은 연삭공구를 이용하여 타원형 형상을 가공할 수 있다.

이상 본 발명을 상기 실시예를 통하여 설명하였으나 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예에서는 공작물 전체가 타원형상인 것으로 설명하였으나 도10i에 도시한 바와 같이 일부에 타원 형상을 갖는 물품도 제조하는 것도 본발명에 속하는 것이다. 또한, 상기 실시예에서는 제형 물레로 흙을 공작물로 하여 성형하는 것을 설명하였으나, 흙 이외에도 어느 정도 점성을 가지며 성형할 수 있는 고무찰흙, 밀가루반죽 등과 같은 다른 성형성 재료의 공작물도 성형할 수 있다.

상기 실시예에서의 공전-자전 구동장치는 기계적인 동력전달요소를 이용하여 공전 속도와 자전속도의 비를 2:1로 맞추었으나 다른 형태의 공전-자전 구동장치를 고려할 수도 있다. 예를 들면, 다른 실시예에서는 공전구동 모터와 자전구동 모터를 별도로 구비할 수 있다. 즉, 공전구동모터는 형틀축을 공전시키고, 자전구동모터는 형틀축을 자전 구동한다. 이 때, 자전구동모터는 형틀축에 공전방향과는 반대방향으로 공전속도 크기의 1/2 크기가 되는 구동력을 전달한다. 그러면, 형틀축은 결국, 공전에 의해 자연적으로 생기는 자전 및 상기 자전모터의 구동에 의한 회전에 의해, 공전방향으로 공전속도 크기의 1/2 크기의 속도로 자전하게 된다.

본 발명의 구성에 따르면, 위에서 언급한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 본 발명의 구성에 따르면, 물품의 일부 형상 또는 전체 형상이 타원형인 물품을 제조하는 장치가 제공된다. 예를 들어, 타원형 그릇을 성형하는 장치 즉, 제형물레가 제공된다. 이 제형물레를 사용하면 통상의 정원형 그릇을 물레로 제조하는 것과 같은 양질의 타원형 그릇을 제조할 수 있다. 결국, 기존 정원형 성형만 가능하다고 여겨졌던 축의 회전에 의한 도자기 성형수단인 물레, 제형물레, 자동성형기 등으로 정원이 아닌 타원형의 그릇의 자동 또는 반자동 생산이 가능하다.

본 발명의 구성에 따르면, 하나의 제조장치에서 타원의 이심율(길죽한 정도)이 다른 또는 크기가 다른 타원형상을 갖는 물품을 제조할 수 있다. 나아가 하나의 제조장치에서 정원형의 물품도 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 구성에 따르면, 흙과 같은 성형성 재료를 제형 물레로 성형하는 제형 롤러도 제공된다.

Claims (27)

1. 공작물과 공구의 상대운동에 의해 공작물을 성형 또는 가공하여 적어도 일부에 타원형상을 갖는 물품을 제조하는 장치로서,

   상기 공작물을 장착하는 공작물 지지구와,

   상기 공작물 지지구를 제1 축선(first axis)을 중심으로 공전시키는 공전구동기와 상기 제1 축선과 평행인 제2 축선(second axis)을 중심으로 상기 공작물 지지구를 자전시키는 자전구동기를 갖는 공전-자전 구동장치와,

   상기 공구를 지지하며 상기 제1 축선에 대하여 일정한 위치에 상기 공구가 위치하도록 유지하는 공구대를 포함하며,

   상기 공전-자전 구동장치는 상기 공작물 지지구의 공전방향과 자전방향을 동일하게 유지하고 공전속도의 크기와 자전속도의 크기를 2:1로 유지하는 타원형상을 갖는 물품의 제조장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 공전-자전 구동장치의 상기 자전구동기는

   제1 축선에 위치하는 고정된 공전중심축(revolution center shaft)과,

   상기 제2 축선에 위치하며 공작물 지지구와 연결되는 자전중심축(rotation center shaft)과,

   상기 공전중심축과 자전중심축과 평행인 매개축(intermediate shaft)과,

   상기 공전중심축과 매개축 사이를 연결하는 제1 링크와,

   상기 매개축과 자전중심축 사이를 연결하는 제2 링크와,

   상기 공전중심축과 상기 매개축에 고정되어 서로 맞물리는 한 쌍의 기어와,

   상기 매개축과 상기 자전중심축에 고정되어 서로 맞물리는 한 쌍의 기어를 갖는 타원형상을 갖는 물품의 제조장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 링크와 상기 제2 링크는 길이가 동일한 타원형상을 갖는 물품의 제조장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 공전구동기는

   상기 자전구동기를 감싸며 제1 축선을 중심으로 회전하는 드럼과,

   상기 드럼의 내부와 상기 자전중심축을 연결하는 연결막대를 갖는 타원형상을 갖는 물품의 제조장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 공전구동기는

   상기 자전구동기구를 덮으며 제1축선을 중심으로 회전하는 드럼과,

   상기 드럼의 내부를 반경방향으로 가로질러 연장되며 제1 축선과 제2 축선을 지나는 직선이동기구를 구비하여, 상기 자전중심축과 상기 공전중심축 사이의 거리를 조절할 수 있는 타원형상을 갖는 물품의 제조장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 직선이송기구는

   상기 드럼에 고정되는 지지블록과,

   상기 자전중심축에 연결되는 이송블록과,

   상기 이송블록을 지나 양 지지블록 사이에 연장되는 리드스크류와,

   상기 리드스크류와 나란히 연정되며 상기 이송블록을 지나 상기 지지블록에 고정되는 안내봉을 갖는 타원형상을 갖는 물품의 제조장치.
7. 제2항에 있어서, 상기 공전구동기는

   상기 고정된 공전중심축 내측에 회전가능하게 장착되는 구동축과,

   상기 구동축과 상기 자전중심축 사이를 연결하는 구동링크를 구비하는 타원형상을 갖는 물품의 제조장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 공전구동기는 공전구동을 위한 공전모터를 구비하며, 상기 자전구동기는 자전구동을 위한 자전모터를 구비하는 타원형상을 갖는 물품의 제조장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 공전-자전 구동장치는 상기 제1 축선과 제2 축선 사이의 거리를 조절하는 직선이동기구를 더 구비하는 타원형상을 갖는 물품의 제조장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 청구항에 있어서, 타원형 그릇을 제조하는타원형상을 갖는 물품의 제조장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 공작물 지지구는 타원형 그릇의 일부의 형상과 형합하는 형상을 갖는 형틀이며, 타원형 그릇의 다른 일부는 공구에 의해 성형되는 타원형상을 갖는 물품의 제조장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 공구는 축선(an axis)을 중심으로 회전하며 그릇을 성형하는 롤러인 타원형상을 갖는 물품의 제조장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 롤러는 그 회전중심축선은 공전중심축선과 만나도록 배열된 타원형상을 갖는 물품의 제조장치.
14. 제12항에 있어서, 상기 롤러는 그 회전중심축선을 따라 배열된 2개의 원뿔대로 형성된 타원형상을 갖는 물품의 제조장치.
15. 제10항에 있어서, 상기 공작물 지지구는 타원형 그릇의 일부의 형상과 형합하는 형상을 갖는 형틀이며, 상기 공구는 타원형 그릇의 다른 일부를 성형하는 제형 주걱인 타원형상을 갖는 물품의 제조장치.
16. 제1항에 있어서, 상기 공작물은 목재 또는 금속이며, 상기 공구는 상기 목재또는 금속을 가공하는 커터인 타원형상을 갖는 물품의 제조장치.
17. 적어도 일부에 타원형상을 갖는 물품을 제조하는 방법으로서,

    공작물지지구에 성형 또는 가공될 공작물을 장착하는 단계와,

    상기 공작물지지구를 제1 축선(first axis)을 중심으로 공전시키면서 동시에 제2 축선(second axis)을 중심으로 상기 공작물 지지구를 자전시키는 단계와,

    상기 제1 축선으로부터 일정한 거리에 공구를 위치시키는 단계를 포함하는 타원형상을 갖는 물품의 제조 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 제1 축선과 상기 제2 축선 사이의 거리를 조절하는 단계를 더 포함하는 타원형상을 갖는 물품의 제조 방법.
19. 제17항에 있어서, 상기 제1 축선과 공구 사이의 거리를 조절하는 단계를 더 포함하는 타원형상을 갖는 물품의 제조 방법.
20. 제17항에 있어서, 상기 공구를 위치시키는 단계는 공구인 제형 롤러를 위치시키는 단계와 상기 제형 롤러를 회전시키는 단계를 구비하는 타원형상을 갖는 물품의 제조 방법.
21. 제형물레로 성형성 재료의 공작물을 가공하여 원형 또는 타원형상을 갖는 물품을 성형하여 제조하는 방법으로서,

    형틀에 성형성 재료의 공작물을 장착하는 단계와,

    상기 형틀을 회전축선을 중심으로 회전시키는 단계와,

    상기 형틀의 회전축선과는 다른 회전축선을 중심으로 회전하는 제형롤러를 상기 형틀의 회전축선에 대하여 일정한 위치에 위치시키는 단계를 포함하는 물품의 제조 방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 제형 롤러를 회전시키는 단계를 더 포함하는 물품의 제조 방법.
23. 성형성 재료의 공작물을 가공하여 원형 또는 타원형상을 갖는 물품을 성형하여 제조하는 제형 물레로서,

    상기 성형성 재료의 공작물을 장착하는 형틀과,

    상기 형틀을 회전축선을 중심으로 회전구동하는 구동장치와,

    상기 형틀의 회전축선과는 다른 회전축선을 중심으로 회전하는 제형롤러를 구비하는 제형 물레.
24. 제23항에 있어서, 상기 제형 롤러는 그 회전축선이 상기 형틀의 회전축선과 만나도록 구성된 제형 물레.
25. 제23항에 있어서, 상기 제형 롤러는 회전 구동하는 구동장치를 구비하는 제형 물레.
26. 제형물레에 장착하여 성형성 재료의 공작물을 성형하는 제형 롤러로서,

    회전축과,

    회전축에 고정되며 상기 공작물과 접촉하는 원주면을 갖는 통체를 구비하는 제형 롤러.
27. 제26항에 있어서, 상기 회전축을 회전구동하는 구동장치를 더 포함하는 제형롤러.