KR100745389B1

KR100745389B1 - 다양한 형상을 갖는 물품의 제조장치 및 제조방법

Info

Publication number: KR100745389B1
Application number: KR1020050130906A
Authority: KR
Inventors: 조현권
Original assignee: 조현권
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-08-02
Also published as: EP1836033A1; JP2008525237A; US20080203613A1; CN101090809A; WO2006071059A1; KR20060074905A

Abstract

본 발명은 다양한 형상을 갖는 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것이다. 공작물과 공구의 상대운동에 의해 공작물을 성형 또는 가공하여 물품을 제조하는 장치로서, 상기 공작물을 장착하는 공작물 지지구와, 제1 축선과, 상기 제1 축선과 평행이고 상기 제1 축선을 중심으로 공전하는 제2 축선을 구비하며 상기 제1 축선을 중심으로 상기 공작물 지지구를 공전시키고 상기 제2 축선을 중심으로 상기 공작물 지지구를 자전시키는 공전-자전 구동장치와, 상기 공구를 지지하며 상기 제1 축선에 대하여 일정한 위치에 상기 공구가 위치하도록 유지하는 공구대를 포함하며, 상기 공전-자전 구동장치는 상기 제1 축선과 제2 축선 사이의 거리를 조절하는 공전반경 조절부를 구비하며, 상기 공전-자전 구동장치는 상기 공작물 지지구의 공전방향과 자전방향을 동일하게 유지하고 공전횟수와 자전횟수의 비를 자연수 n : 1로 일정하게 유지시키는 물품 제조장치가 제공된다.

제형물레, 구동모터, 내치차, 외치차, 매개기어, 태양축, 행성축, 다각형

Description

다양한 형상을 갖는 물품의 제조장치 및 제조방법 {APPARATUS AND METHOD FOR MAKING PRODUCT HAVING VARIOUS SHAPES}

도1은 본 발명의 물품제조장치의 제1 실시예에 따른 제형물레를 개략적으로 도시한 측면도

도2는 도1에 도시한 공전-자전 구동장치의 사시도

도3의 (a) 내지 (f)는 도1에 도시한 제형물레에 의해 사각형 형상의 그릇이 성형되는 과정을 도시한 도면

도4는 도3에 도시한 과정을 통해 성형된 사각형 형상의 그릇의 평면도

도5와 도6은 각각 도1에 도시한 제형물레로 사각형 형상의 그릇을 성형하는 두 가지 경우를 예시한 도면

도7의 (a) 내지 (d)는 도1에 도시한 제형물레로 삼각형 형상의 그릇을 성형하는 경우를 예시한 도면

도8의 (a)와 (b)는 도1에 도시한 제형물레로 팔각형 형상의 그릇을 성형하는 경우를 예시한 도면

도9는 본 발명의 물품제조장치의 제2 실시예에 따른 제형물레를 개략적으로 도시한 사시도

도10은 도9에 도시한 제형물레로 타원형 형상의 그릇을 성형하는 원리를 도 시한 도면

도11의 (a) 내지 (d)는 도9에 도시한 제형물레에 의해 타원형 형상의 그릇이 성형되는 과정을 단계적으로 도시한 도면

도12의 (a)와 (b)는 도9에 도시한 제형물레로 사각형 형상의 그릇을 성형하는 경우를 예시한 도면

도13은 본 발명의 물품제조장치의 제3 실시예에 따른 제형물레의 공전-자전 구동장치를 개략적으로 도시한 사시도

도14는 본 발명의 물품제조장치의 제4 실시예에 따른 제형물레의 공전-자전 구동장치를 개략적으로 도시한 사시도

도15는 본 발명의 물품제조장치의 제5 실시예에 따른 제형물레의 공전-자전 구동장치를 개략적으로 도시한 사시도

도16은 도14에 도시한 등속조인트 대신 사용되는 유니버설조인트의 개략적인 구조를 도시한 도면

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2 : 태양축 20 : 제형물레

30 : 공전-자전 구동장치 38 : 행성축

40 : 공구대

본 발명은 다양한 형상을 갖는 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

도자기 그릇과 같은 물품은 원형뿐만 아니라 타원형 또는 삼각형, 사각형, 오각형 등 다각형의 형상을 갖는다. 이러한 도자기 그릇을 성형하기 위한 기존의 방법으로는 주입성형 및 프레스성형이 있다. 주입성형방법은 여러 개의 틀을 조합하여 그 안에 특정한 형상의 그릇에 맞는 캐비티를 형성하고, 캐비티에 흙을 부어 넣어 성형하는 방식이다. 이러한 주입성형방법은 흙의 밀도가 떨어져 양호한 그릇을 성형하는 데에는 문제가 있다. 프레스성형방법에서는 다이(형틀)와 누름펀치를 이용하는데 형틀에 특정한 형상의 그릇의 아래쪽(또는 위쪽) 형상의 형을 형성하고 상부에서 내려오는 누름펀치에는 그릇의 위쪽(또는 아래쪽) 형상의 형을 형성한다. 프레스성형방법에서는 어느 정도 흙의 밀도를 높일 수 있으나 회전물레 방식으로 제조하는 그릇(원형의 그릇)에 비해서는 그 질이 떨어진다. 한편, 회전형 제형물레를 이용하여 원형의 그릇을 제조할 수 있는데, 원주방향으로 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 다른 형상을 갖는 그릇을 생산하기 어렵다.

본 발명의 목적은 원, 타원, 삼각, 사각, 오각형 등 다각형과 유사한 형상을 갖는 물품을 제조하는 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 원, 타원, 삼각, 사각, 오각형 등 다각형과 유사한 형상의 도자기 그릇을 성형하는 제형물레를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 원, 타원, 삼각, 사각, 오각형 등 다각형과 유사한 형상을 갖는 물품을 제조하는 장치로서 이심율을 변화시킬 수 있는 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 원, 타원, 삼각, 사각, 오각형 등 다각형과 유사한 형상의 물품을 제조하는 장치로서 다양한 크기의 물품을 제조하는 방법 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일측면에 따르면,

공작물과 공구의 상대운동에 의해 공작물을 성형 또는 가공하여 물품을 제조하는 장치로서,

상기 공작물을 장착하는 공작물 지지구와,

제1 축선과, 상기 제1 축선과 평행이고 상기 제1 축선을 중심으로 공전하는 제2 축선을 구비하며 상기 제1 축선을 중심으로 상기 공작물 지지구를 공전시키고 상기 제2 축선을 중심으로 상기 공작물 지지구를 자전시키는 공전-자전 구동장치와,

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

상기 공전-자전 구동장치는 상기 제1 축선과 제2 축선 사이의 거리를 조절하는 공전반경 조절부를 구비하며,

상기 공전-자전 구동장치는 상기 공작물 지지구의 공전방향과 자전방향을 동일하게 유지하고 공전횟수와 자전횟수의 비를 3이상의 자연수 n : 1로 일정하게 유지시키는 물품 제조장치가 제공된다.

상기 물품 제조장치에 있어서, 상기 공전-자전 구동장치는 상기 제1 축선을 따라 연장된 태양축과 상기 제2 축선을 따라 연장되며 상기 공작물 지지구가 결합되는 행성축을 더 구비할 수 있다.

상기 물품 제조장치에 있어서, 상기 공전-자전 구동장치는 상기 태양축을 상기 제1 축선을 중심으로 회전시키는 제1 구동모터와, 상기 행성축을 상기 제2 축선을 중심으로 회전시키는 제2 구동모터를 더 구비할 수 있다.

상기 물품 제조장치에 있어서, 상기 공전-자전 구동장치의 공전반경 조절부는 상기 제1 축선을 중심으로 회전하는 공전 프레임과, 상기 공전 프레임에 설치되며 상기 제1 축선과 수직을 이루는 방향으로 연장되는 이송나사와, 상기 이송나사를 따라 상기 제1 축선으로부터 반경방향으로 이동하며 상기 행성축이 결합되는 이송모듈을 구비할 수 있다.

상기 물품 제조장치에 있어서, 상기 공전-자전 구동장치는 상기 제1 축선을 중심으로 회전하는 회전판과, 회전판에 대해 상기 제2 축선을 중심으로 회전가능하게 결합되며 상기 공작물 지지구가 연결되는 내치차와, 상기 내치차와 상호작용하는 외치차를 더 구비하며, 상기 외치차는 회전중심으로부터 이격된 연결부분이 고정된 축과 링크결합되며, 상기 제1 축선으로부터 상기 외치차의 회전중심까지의 거리가 상기 고정축으로부터 상기 외치차의 연결부분까지의 거리가 같고, 상기 제1 축선으로부터 상기 고정축까지의 거리가 상기 외치차의 회전중심으로부터 상기 외치차의 연결부분까지의 거리가 같을 수 있다.

상기 물품 제조장치에 있어서, 상기 공전-자전 구동장치는 상기 제1 축선 상에 위치하며 고정된 태양기어와, 상기 제1 축선을 중심으로 회전하도록 상기 태양축에 결합되며 상기 행성축이 회전가능하게 결합된 회전판과, 상기 행성축에 고정된 행성기어와, 상기 태양기어와 행성기어를 연결하는 연결기어부재를 구비할 수 있다.

상기 물품 제조장치에 있어서, 상기 연결기어부재는 상기 태양기어와 상호작용하는 제1 매개기어와 상기 행성기어와 상호작용하는 제2 매개기어와 상기 제1 매개기어와 제2 매개기어를 연결하는 매개축을 구비할 수 있다.

상기 물품 제조장치에 있어서, 상기 공전반경 조절부는 상기 매개축의 위치가 상기 회전판에 대해 고정되며, 상기 행성기어가 상기 제1 매개기어와 접한 상태에서 상기 매개축을 중심으로 이동할 수 있도록 형성될 수 있다.

상기 물품 제조장치에 있어서, 상기 공전-자전 구동장치는 상기 제1 축선을 중심으로 회전하며 상기 행성축이 회전가능하게 결합되는 회전판과, 상기 태양축의 회전을 상기 행성축으로 전달하는 회전전달장치를 구비할 수 있다.

상기 물품 제조장치에 있어서, 상기 회전전달장치는 등속조인트 또는 유니버설조인트일 수 있다.

상기 물품 제조장치에 있어서, 상기 유니버설조인트는 양쪽 요크의 상대적인 각위치를 조절할 수 있다.

상기 물품 제조장치에 있어서, 상기 회전전달장치는 상기 태양축과 함께 회전하는 입력기어와, 상기 행성기어와 함께 회전하는 출력기어와, 상기 입력기어 및 출력기어와 함께 상호작용하는 매개기어와, 상기 매개기어의 회전축과 상기 행성축을 회전가능하게 연결하는 제1 링크와, 상기 매개기어의 회전축과 상기 태양축을 회전가능하게 연결하는 제2 링크를 구비할 수 있다.

상기 물품 제조장치에 있어서, 상기 공전-자전 구동장치는 상기 제1 축선을 중심으로 공작물 지지구를 공전시키기 위한 체인 또는 타이밍벨트와, 제2 축선을 중심으로 상기 공작물 지지구를 자전시키기 위한 체인 또는 타이밍벨트를 더 구비할 수 있다.

상기 물품 제조장치에 있어서, 상기 공전-자전 구동장치는 상기 공작물 지지구의 공전횟수와 자전횟수의 비를 변화시키는 공/자전비 조절부를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면,

물품을 제조하는 방법으로서,

공작물 지지구에 성형 또는 가공될 공작물을 장착하는 단계와,

상기 공작물 지지구를 제1 축선을 중심으로 공전시키면서 동시에 제2 축선을 중심으로 상기 공작물 지지구를 자전시키며, 상기 공작물 지지구의 공전방향과 자전방향을 동일하게 유지하고 공전횟수와 자전횟수의 비를 3이상의 자연수 n : 1로 일정하게 유지시키는 단계와,

상기 제1 축선으로부터 일정한 거리에 공구를 위치시키는 단계를 포함하는 물품 제조방법이 제공된다.

상기 물품 제조방법은 상기 제1 축선과 제2 축선 사이의 거리를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 물품 제조방법은 상기 제1 축선과 공구 사이의 거리를 조절하는 단계를 더 포함하는 물품 제조방법.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면,

상기 공작물 지지구를 제1 축선을 중심으로 공전시키면서 동시에 제2 축선을 중심으로 상기 공작물 지지구를 자전시키며, 상기 공작물 지지구의 공전방향과 자전방향을 동일하게 유지하고 공전횟수와 자전횟수의 비를 자연수 n : 1로 일정하게 유지시키는 단계와,

상기 제1 축선으로부터 일정한 거리에 공구를 위치시키는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조된 물품이 제공된다.

상기 물품의 형상은 다각형일 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도1 내지 도8은 본 발명의 제1 실시예에 대한 도면이다. 도1과 도2를 참조하면, 제형물레(20)는 지지틀(14)과, 공전-자전 구동장치(30)와, 공구대(40)를 구비한다. 지지틀(14)에 공전-자전 구동장치(30)와 공구대(40)가 설치된다. 공전-자전 구동장치(30)는 제1 구동모터(1)와, 태양축(2)과, 공전프레임(3)과, 공전반경 조절부(50), 제2 구동모터(6)와, 행성축(38)과, 동기제어부(13)와, 전력 브릿지(12)를 구비한다. 제1 구동모터(1)의 회전은 풀리에 의해 태양축(2)으로 전달되는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 기어 등 다른 동력전달장치가 사용될 수 있다. 이와는 달리 제1 구동모터(1)의 축이 직접 태양축(2)에 연결될 수도 있다. 제1 구동모터(1)의 회전은 필요에 따라 증, 감속 할 수 있다. 태양축(2)은 제1 축선(100)을 따라 상하로 연장되며 제1 구동모터(1)에 의해 제1 축선(100)을 중심으로 회전한다. 공전프레임(3)은 태양축(2)의 상단에 고정되어 태양축(2)과 함께 회전한다. 공전반경 조절부(50)는 수평으로 평행하게 연장된 두 이송나사(4)와, 두 이송나사(4)를 따라 태양축(2)의 반경방향으로 이동하는 이송모듈(5)을 구비한다. 이송나사(4)의 일측 끝에는 균형추(11)가 구비된다. 제2 구동모터(6)는 이송모듈(5)의 아래에 결합된다. 제2 구동모터(6)의 회전축은 제2 축선(200)을 따라 위로 연장된 행성축(38)과 연결된다. 행성축(38)의 상단에는 형틀받침('다보'라고도 한다)(7)이 고정된다. 형틀받침(7)에는 점토(17)의 형틀(8)이 고정된다. 제2 구동모터(6)의 회전축(61)이 행성축이 된다. 동기제어부(13)는 제1 구동모터(1)와 제2 구동모터(6)의 회전을 제어한다. 동기제어부(13)는 행성축(61)의 공전횟수와 자전횟수의 비를 제어하는 공/자전 조절부의 역할을 한다. 공구대(40)는 하단이 지지틀(14)에 결합되며 위로 연장된 기둥(15)과, 기둥(15) 상단에 회전가능하게 결합되어 끝단이 상하로 이동이 가능한 공구 손잡이(16)와, 공구 손잡이(16)에 결합된 헤라(성형주걱)(9)를 구비한다. 공구 손잡이(16)가 기둥(15)에 대해 회전함에 따라 헤라(9)가 점토(17)와 닿거나 떨어지게 된다.

이제, 도2 내지 도8을 참조하여 상기 제1 실시예의 작용을 상세히 설명한다. 제2 축선(200)은 제1 축선(100)으로부터 제1 축선(100)의 반경방향으로 일정한 거리만큼 이격된다. 이 거리는 이송모듈(5)이 이송나사(4)를 따라 직선이동하면서 조절된다. 이는 성형할 형태의 이심률을 조정하기 위한 직선이동이다. 제1 구동모터(1)에 의해 태양축(2)이 회전하면 태양축(2)에 고정된 공전프레임(3)도 제1 축선(100)을 중심으로 회전한다. 공전프레임(3)에 고정된 이송나사(4)도 제1 축선(100)을 중심으로 회전한다. 이에 따라 행성축(61)이 태양축(2)을 중심으로 공전하게 된다. 행성축(61)의 공전반경은 이송모듈(5)의 위치에 따라 변경된다. 또한, 제2 구동모터(6)에 의해 행성축(61)이 회전하게 된다. 행성축(61)과 태양축(2)과의 회전비(단위시간당 회전수의 비)를 달리함으로써 성형되는 그릇의 형태가 달라지는데, 구체적으로는 다음의 표와 같다.

태양축회전	행성축 자체회전	공전과 자전을 합친 행성축의 최종회전	그릇의 성형형태
1	0	1	원형
2	-1	1	타원형
3	-2	1	유사 삼각형
4	-3	1	유사 사각형
5	-4	1	유사 오각형
...	...	1	...
n	1-n	1	유사 n각형

만일 행성축과 태양축이 일치할 경우엔 원형의 그릇이 성형된다.

행성축과 태양축과의 회전비는 본 실시예와 같이 모터를 이용하거나, 기타 기어, 타이밍 풀리 등의 일정한 회전비를 보장하는 동력전달장치를 사용할 수 있다. 모터를 이용할 경우 콘트롤러나 인버터로 두 모터간의 속도비를 제어한다. 기어나 타이밍 풀리를 이용할 경우엔 기어나 풀리를 교환함으로써 태양축과 행성축의 회전비를 달리할 수 있다. 기어를 이용하는 경우엔 외치차를 이용하거나 내치차를 이용할 수 있는데, 이에 대해서는 후술하도록 한다.

도3의 (a) 내지 (f)에는 도시한 제형물레에 의해 사각형 형상의 그릇이 성형되는 과정이 도시되어 있다. 도3에서 T는 태양축(도1의 2)의 위치를 나타내고 P(도1의 61)는 행성축의 위치를 나타낸다. 도3의 (a) 내지 (f)의 과정을 거치면서 행성축은 180도 공전을 하고 45도 자전하며 공구상의 일점을 지나가는 공작물의 궤도가 S로 도시된다. 행성축이 4번 공전하고 1번 자전하면 도4에 도시된 바와 같이 4각형 형상을 갖는 그릇이 성형된다. 이와 같은 성형원리는 삼각형 등 다른 다각형의 성형시에도 유사하게 적용된다.

또한, 4각형 형상의 그릇은 이심률에 따라 각 변의 형상이 달라지는데, 이것이 도5와 도6에 도시되어 있다. 본 발명에서 이심률이라 함은, 공전반경(태양축과 행성축 간의 거리)과 성형그릇의 성형기장의 크기(태양축과 공구와의 거리)의 비로서 정의할 수 있으며, 이는 그릇 모서리의 뾰족한 정도와 관련이 있다. 이심률이 클수록 다각형의 모서리 부분이 뾰족해지며, 타원일 경우에는 길쭉해진다. 도5와 도6을 비교하면, 이심률이 큰 경우(그릇의 크기에 비해 공전반경이 상대적으로 큰 경우)(도5에 도시)의 이심률이 작은 경우(그릇이 공전반경이 상대적으로 작은 경우)(도6에 도시)의 그릇보다 각 변이 오목하게 형성된다. 만들고자 하는 그릇의 이심율을 조정하려면 이송나사(4)를 이용하여 이송모듈(5)을 이동시킴으로써 가능하다.

도7의 (a) 내지 (d)에는 삼각형 형상의 그릇을 성형하는 경우가 도시되어 있고, 도8의 (a)와 (b)에는 팔각형 형상의 그릇을 성형하는 경우를 도시되어 있다.

도9 내지 도12는 본 발명의 제2 실시예에 대한 도면이다. 도9를 참조하면, 제형물레(20b)는 지지대(14b)와, 공전-자전 구동장치(30b)와, 공구대(40b)를 구비한다. 지지대(14b)에는 고정축(22b)이 마련된다. 도10 내지 도12에서 고정축(22b)의 위치는 T'로 표시된다. 공전-자전 구동장치(30b)는 구동모터(1b)와, 회전원판(60b)과, 내치차(70b)와, 외치차(80b)와, 제1 링크(92b)와, 제2 링크(90b)를 구비한다. 구동모터(1b)에는 회전원판(60b)을 회전시키는 마찰차(55b)가 구비된다. 회전원판(60b)은 지지대(14b)에 베어링(15b)에 의해 지지되어 구동모터(1b)에 의해 제1 축선(100b)을 중심으로 회전한다. 도10 내지 도12에서 제1 축선(100b)의 위치는 T로 표시된다. 내치차(70b)는 회전원판(60b)에 베어링(61b)에 의해 지지되어 제2 축선(200b)을 중심으로 회전한다. 제2 축선(200b) 상에 내치차(70b)와 함께 회전하는 행성축(38b)이 구비된다. 도10 내지 도12에서에서 행성축(38b)은 P로 표시된다. 상세히 도시되지는 않았으나, 내치차(70b)는 제1 축선(100b)의 반경방향을 따라 이동이 가능하여 제2 축선(200b)의 공전반경을 변경할 수 있다. 외치차(80b)는 내치차(70b) 안쪽에 내접한다. 도면에서 외치차(80b)의 중심은 M으로 표시된다. 외치차(80b)에는 중심으로부터 이격된 위치에 지지대(14b) 쪽으로 연장되어 상하로 연장된 매개축(24b)이 구비된다. 도면에서 매개축(24b)의 위치는 M'로 표시된다. 제1 링크(92b)는 행성축(38b)과 외치차(80b)의 중심을 회전가능하게 연결한다. 제2 링크(90b)는 고정축(22b)과 매개축(24b)을 회전가능하게 결합한다.

이제, 도9와 도10을 참조하여 상기 제2 실시예의 작용을 상세히 설명한다. 구동모터(1b)와 마찰차(55b)의 회전에 의해 회전원판(60b)이 고정된 위치에서 제1 축선(100b)이 지나는 회전원판(60b)의 중심(T)을 중심으로 회전하고, 회전원판(60b)에 베어링을 통해 연결된 내치차(70b)가 T를 중심으로 공전한다. 내치차(70b)는 내접한 외치차(80b)의 간섭을 받아 자전하게 되는데, 자전의 회수는 외치차(80b)와 내치차(70b)의 잇수비에 따라 다르며, 그 비에 따라 제1 실시예에서와 같은 원리로 여러 가지의 원하는 다각형을 성형할 수 있다. 외치차(80b)는 고정축(22b) 상의 T'와, T'를 중심으로 회전할 수 있는 제2 링크(90b)에 의해 간섭을 받아 항상 일정한 방향을 유지한다. TT'MM'는 가상의 평행사변형 링크를 구성한다. 이를 위하여 T와 T' 사이의 거리는 M과 M' 사이의 거리와 실질적으로 동일하고, T와 M 사이의 거리는 T'와 M' 사이의 거리와 실질적으로 동일하게 형성된다. 내치차(70b)는 제2 축선(200b)이 지나는 P를 중심으로 자전하며, 또한 회전원판(60b)의 중심인 T를 중심으로 공전한다. 이때 외치차(80b)는 T에 대하여 자전없는 공전만 하기 때문에 내치차(70b)에 대하여 태양기어와 유사한 역할을 하게 된다.

외치차(80b)와 내치차는 링크 등에 의해서 그 중심의 간격이 일정하게 유지되며, 필요시 링크의 길이 조절로 간격을 변화시킬 수 있다. 내치차(70b)는 회전원판(60b) 위에 베어링(66b)으로 연결되어 원판에 대해 자전할 수 있다. 회전원판(60b)은 지지대(14b)에 베어링(15b)으로 연결되어 회전할 수 있으며, 도시된 바와 같이 구동모터(1b)에 의해 회전한다. 따라서 외치차(80b)는 내치차(70b)에 대하여 일정한 공자전비를 줄 수 있고, 앞서의 설명에 의해 고정된 S의 공구에 의해 행성축이자 외치차의 중심인 P를 중심으로 하는 원 또는 타원형 또는 정다각형의 형상이 성형된다. 외치차와 내치차의 치수비가 1:2면 타원형, 2:3이면 삼각형, 3:4이면 사각형,..., n-1:n이면 n각형의 형상이 성형된다.

도11의 (a) 내지 (d)에는 타원형 형상의 그릇이 성형되는 과정이 단계적으로 도시되어 있다. 도12의 (a)와 (b)에는 외치차의 중심이 공전의 중심에 고정되어 사각형 형상의 그릇을 성형하는 경우가 도시되어 있다.

도13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 제형물레의 공전-자전 구동장치에 대한 도면이다. 도13을 참조하면, 공전-자전 구동장치(30a)는 고정된 태양기어(32a)와, 태양기어(32a)의 중심을 지나며 회전하는 태양축(2a)과, 태양축(2a)에 고정되어 태양축(2a)의 회전에 의해 회전하는 회전판(34a)과, 회전판(34a)에 회전가능하게 결합되며 태양축(2a)의 반경방향을 따라 이동이 가능하고 행성기어(36a)가 고정된 행성축(38a)과, 연결기어부재(45a)를 구비한다. 연결기어부재(45a)는 제1, 제2 매개기어(42a, 44a)와 이들이 고정된 매개축(46a)을 구비한다. 태양축(2a)의 연장선이 제1 축선(100a)을 형성하고, 행성축(38a)의 연장선이 제2 축선(200a)을 형성한다. 회전판(34a)에는 행성축(38a)의 반경방향 직선이동을 안내하는 가이드 통로(341a)와, 매개축(46a)이 통과하는 축구멍(342a)이 마련된다. 축구멍(342a)은 매개축(46a)이 원주방향을 따라 이동이 가능하도록 원주방향으로 연장된다. 매개축(46a)의 양단에는 각각 태양축(32a)과 연결되는 제1 매개기어(42a)와, 행성기어(36a)와 연결되는 제2 매개기어(44a)가 구비된다.

도13을 참조하면, 태양기어(32a)는 고정되어 있다. 행성기어(36a)가 고정된 행성축(38a)은 태양축(2a)으로부터 직선방향으로 가까워지거나 멀어질 수 있다. 그 거리는 행성축의 공전반경이 된다. 매개축(46a)과 매개기어(42a, 44a)는 태양축 (2a)과 행성축(38a)의 간격에 상관없이 행성축의 공전과 자전의 비(이하 공자전비)가 일정하도록 유지해주는 역할을 한다. 제1 매개기어(42a)와 태양기어(32a)의 잇수가 동일한 경우에는 제2 매개기어(44a)와 행성기어(38a)를 적절한 잇수비의 기어로 교체하여 원하는 공자전비를 얻을 수 있다. 반대로 제2 매개기어(44a)와 행성기어(38a)의 잇수가 동일한 경우에는 제1 매개기어(42a)와 태양기어(32a)를 적절한 잇수비의 기어로 교체하여 원하는 공자전비를 얻을 수 있다. 따라서 제1 실시예에서와 같은 원리에 의해 다양한 형상을 갖는 그릇을 성형할 수 있다. 상기 제3 실시예에서는 행성축(38a)의 위치가 조절가능하게 고정되며, 행성축(38a)의 위치에 따라 매개축(46a)이 회전판(34a)이 축구멍(342a)을 따라 이동하며 기어가 접하는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 매개축(46a)을 회전판(34a)에 대하여 고정시키고 행성축(38a)을 이동시켜 기어가 접하도록 구성하는 것도 가능할 것임을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.

상기 실시예에서는 매개축이 태양축 및 행성축과 기어에 의해 연결되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 체인이나 타이밍벨트로 연결될 수도 있음을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.

도14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 제형물레의 공전-자전 구동장치에 대한 도면이다. 도14를 참조하면, 공전-자전 구동장치(30c)는 회전판 홀더(150c)와, 회전판(34c)과, 행성축 홀더(160c)와, 행성축(38c)과, 등속조인트(300c)와, 태양축(2c)과, 태양축 홀더(170c)를 구비한다. 회전판(34c)은 회전판 홀더(150c)에 베어링(151c)에 의해 회전가능하게 지지되는데 상하로 연장된 제1 축선(100c)을 중심으 로 회전가능하게 지지되며, 회전판 홀더(150c)는 움직이지 않도록 고정된다. 회전판(34c)에는 행성축 홀더(160c)의 이동을 안내하는 가이드 홈(341c)이 마련된다. 회전판(34c)에는 회전판(34c)에 회전력을 전달하는 제1 기어(35c)가 마련된다. 이와는 달리 회전판(34c)의 회전은 타이밍 벨트 등 다른 동력전달 수단에 의해 이루어질 수도 있다. 회전판(34c)의 회전은 제1 구동모터(도시되지 않음)에 의해 이루어지며 그 회전은 행성축(38c)의 제1 축선(100c)을 중심으로 한 공전을 제공한다. 행성축(38c)은 제1 축선(100c)과 평행한 제2 축선(200c)을 따라 연장되며, 행성축 홀더(160c)에 베어링(161c)에 의해 제2 축선(200c)을 중심으로 회전가능하게 지지된다. 행성축 홀더(160c)는 회전판(34c)에 마련된 가이드 홈(341c)을 따라 제1 축선(100c)의 반경방향을 따라 이동이 가능하며 적절한 위치에서 회전판(34c)에 고정된다. 행성축(38c)의 상단은 형틀받침(도시되지 않음)과 고정되고 하단은 등속조인트(300c)와 연결된다. 태양축(2c)은 제1 축선(100c)을 따라 연장되며, 태양축 홀더(170c)에 베어링(171c)에 의해 제1 축선(100c)을 중심으로 회전가능하게 지지된다. 태양축(2c)에는 태양축(2c)에 회전력을 전달하는 제2 기어(3c)가 마련된다. 이와는 달리 태양축(2c)의 회전은 타이밍 벨트 등 다른 동력전달 수단에 의해 이루어질 수도 있다. 태양축(2c)의 회전은 제2 구동모터(도시되지 않음)에 의해 이루어지며 그 회전은 행성축(38c)의 제2 축선(200c)을 중심으로 한 자전을 제공한다. 태양축(2c)의 상단은 등속조인트(300c)와 연결된다. 태양축 홀더(170c)는 움직이지 않도록 고정된다. 등속조인트(300c)의 양단은 각각 태양축(2c)과 행성축(38c)에 연결되어 태양축(2c)의 회전이 행성축(38c)에 그대로 전달된다.

제2 축선(200c)이 제1 축선(100c)으로부터 일정 거리를 두고 이격되도록 행성축 홀더(160c)를 위치시킨 후, 회전판(34c)과 태양축(2c)을 각각 회전시키면, 행성축(38c)이 제1 축선(100c)을 중심으로 공전하는 동시에 태양축(2c)의 회전이 등속조인트(300c)를 통해 행성축(38c)에 그대로 전달되어 행성축(38c)이 제2 축선(200c)을 중심으로 자전하게 된다. 행성축(38c)의 공전은 행성축(38c)의 자전에 대해 독립적으로 이루어지므로 행성축(38c)의 자전과 공전의 비는 자유롭게 조절될 수 있어 제1 실시예에서와 같은 원리에 의해 다양한 형상을 갖는 그릇을 성형할 수 있다.

상기 제4 실시예에서는 회전판(34c)과 태양축(2c)이 각각 다른 구동모터에 의해 구동되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 하나의 구동모터를 사용하고 이 구동모터에 정수비의 변속기를 연결하고 기어나 타이밍벨트 등을 통해 회전을 회전판과 태양축에 각각 전달하여 동일한 효과를 얻을 수 있다.

상기 제4 실시예에서는 태양축(2c)의 회전을 행성축(38c)에 전달하는 수단으로서 등속조인트(300c)를 사용하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 등속조인트 대신 도16에 도시한 바와 같은 유니버설조인트(300e)가 사용될 수도 있다. 유니버설조인(300e)의 중간축(305e)에는 양쪽 요크(302e, 303e)의 상대적인 각위치를 조절할 수 있도록 스플라인(301)이 마련된다. 유니버설조인트(300e)를 도16의 (a)에 도시된 바와 같이 사용하는 경우, 즉 양쪽 요크(yoke)(302e, 303e)를 평행하게 하고, 양쪽 조인트의 편위각을 동일하게 하면 등속 조인트와 동일한 작용을 하게 된다. 만일, 도16의 (b)에 도시한 바와 같이 스플라인(301e) 부분을 돌려서 조절하여 유니버설조인트(300e)의 양쪽 요크(302e, 303e)에 서로 평행이 아닌 임의의 각(도16의 (b)에서는 90도)을 주면 카르단(cardan) 오차에 의해 조인트의 1회전당 2사이클의 삼각함수적인 변화가 생긴다. 즉 태양축의 1회전당 행성축의 자전의 각속도가 2사이클의 삼각함수적인 변화가 생긴다. 이에 따라 공전과 자전의 대응속도에 변화가 생기는데, 이를 이용하여 유사 정다각형이 아닌 형태의 물품을 성형할 수 있다. 예를 들어 공/자전비를 4로 할 경우 유사직사각형 모양을 성형할 수 있다.

도15는 본 발명의 제5 실시예에 따른 제형물레의 공전-자전 구동장치(30d)에 대한 도면이다. 도15를 참조하면, 태양축(2d)의 회전은 제1, 제2 링크(120d, 130d)와, 입력기어(140d)와, 출력기어(180d)와, 매개기어(190d)를 구비하는 동력전달장치(300d)에 의해 행성축(38d)에 전달된다. 입력기어(140d)는 태양축(2d)에 설치되어 태양축(2d)과 함께 회전한다. 입력기어(140d)는 매개기어(190d)와 접하여, 매개기어(190d)와 상호작용한다. 출력기어(180d)는 행성축(38d)에 설치되어 행성축(38d)과 함께 회전한다. 출력기어(180d)는 매개기어(190d)와 접하여, 매개기어(190d)와 상호작용한다. 매개기어(190d)는 입력기어(140d) 및 출력기어(180d)와 접하여 입력기어(140d)의 회전을 출력기어(180d)로 전달한다. 제1 링크(120d)는 행성축(38d)과 매기기어 축(191d)을 회전가능하게 연결한다. 제2 링크(130d)는 태양축(2d)과 매기기어 축(191d) 회전가능하게 연결한다. 그 외의 구성은 도14에 도시한 구성과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

제2 축선(200d)이 제1 축선(100d)으로부터 일정 거리를 두고 이격되도록 행성축 홀더(160d)를 위치시킨 후, 회전판(34d)과 태양축(2d)을 회전시키면, 행성축(38d)이 제1 축선(100d)을 중심으로 공전하는 동시에 태양축(2d)의 회전이 회전전달장치(300d)를 통해 행성축(38d)에 전달되어 행성축(38d)이 제2 축선(200d)을 중심으로 자전하게 된다. 행성축(38d)의 공전은 행성축(38d)의 자전에 대해 독립적으로 이루어지므로 행성축의 자전과 공전의 비는 자유롭게 조절될 수 있어 제1 실시예에서와 같은 원리에 의해 다양한 형상을 갖는 그릇을 성형할 수 있다.

본 발명의 구성을 따르면 앞에서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는 형틀받침이, 태양축을 중심으로 공전하는 동시에 자전하는 행성축에 마련되므로 타원형 또는 삼각형, 사각형 등 다각형의 형상을 갖는 물품을 용이하게 성형할 수 있다. 또한, 행성축이 태양축의 반경방향을 따라 그 위치가 조절되므로 원형의 형상을 갖는 물품도 성형할 수 있을 뿐만 아니라 동일한 다각형 물품에서 그 형태를 다양하게 변화시킬 수 있다.

이상 본 발명을 상기 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.

Claims

공작물과 공구의 상대운동에 의해 공작물을 성형 또는 가공하여 물품을 제조하는 장치로서,

상기 공작물을 장착하는 공작물 지지구와,

제1 축선과, 상기 제1 축선과 평행이고 상기 제1 축선을 중심으로 공전하는 제2 축선을 구비하며 상기 제1 축선을 중심으로 상기 공작물 지지구를 공전시키고 상기 제2 축선을 중심으로 상기 공작물 지지구를 자전시키는 공전-자전 구동장치와,

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

상기 공전-자전 구동장치는 상기 제1 축선과 제2 축선 사이의 거리를 조절하는 공전반경 조절부를 구비하며,

상기 공전-자전 구동장치는 상기 공작물 지지구의 공전방향과 자전방향을 동일하게 유지하고 공전횟수와 자전횟수 비를 3이상의 자연수 n : 1로 일정하게 유지시키는 물품 제조장치.
제1항의 물품 제조장치에 있어서, 상기 공전-자전 구동장치는 상기 제1 축선을 따라 연장된 태양축과 상기 제2 축선을 따라 연장되며 상기 공작물 지지구가 결합되는 행성축을 더 구비하는 물품 제조장치.
제2항의 물품 제조장치에 있어서, 상기 공전-자전 구동장치는 상기 태양축을 상기 제1 축선을 중심으로 회전시키는 제1 구동모터와, 상기 행성축을 상기 제2 축선을 중심으로 회전시키는 제2 구동모터를 더 구비하는 물품 제조장치.
제1항의 물품 제조장치에 있어서, 상기 공전-자전 구동장치의 공전반경 조절부는 상기 제1 축선을 중심으로 회전하는 공전 프레임과, 상기 공전 프레임에 설치되며 상기 제1 축선과 수직을 이루는 방향으로 연장되는 이송나사와, 상기 이송나사를 따라 상기 제1 축선으로부터 반경방향으로 이동하며 상기 행성축이 결합되는 이송모듈을 구비하는 물품 제조장치.
제1항의 물품 제조장치에 있어서, 상기 공전-자전 구동장치는 상기 제1 축선을 중심으로 회전하는 회전판과, 회전판에 대해 상기 제2 축선을 중심으로 회전가능하게 결합되며 상기 공작물 지지구가 연결되는 내치차와, 상기 내치차와 상호작용하는 외치차를 더 구비하며, 상기 외치차는 회전중심으로부터 이격된 연결부분이 고정된 축과 링크결합되며, 상기 제1 축선으로부터 상기 외치차의 회전중심까지의 거리가 상기 고정축으로부터 상기 외치차의 연결부분까지의 거리가 같고, 상기 제1 축선으로부터 상기 고정축까지의 거리가 상기 외치차의 회전중심으로부터 상기 외치차의 연결부분까지의 거리가 같은 물품 제조장치.
제2항의 물품 제조장치에 있어서, 상기 공전-자전 구동장치는 상기 제1 축선 상에 위치하며 고정된 태양기어와, 상기 제1 축선을 중심으로 회전하도록 상기 태양축에 결합되며 상기 행성축이 회전가능하게 결합된 회전판과, 상기 행성축에 고정된 행성기어와, 상기 태양기어와 행성기어를 연결하는 연결기어부재를 구비하는 물품 제조장치.
제6항의 물품 제조장치에 있어서, 상기 연결기어부재는 상기 태양기어와 상호작용하는 제1 매개기어와 상기 행성기어와 상호작용하는 제2 매개기어와 상기 제1 매개기어와 제2 매개기어를 연결하는 매개축을 구비하는 물품 제조장치.
제7항의 물품 제조장치에 있어서, 상기 공전반경 조절부는 상기 매개축의 위치가 상기 회전판에 대해 고정되며, 상기 행성기어가 상기 제1 매개기어와 접한 상태에서 상기 매개축을 중심으로 이동할 수 있도록 형성되는 물품 제조장치.
제2항의 물품 제조장치에 있어서, 상기 공전-자전 구동장치는 상기 제1 축선을 중심으로 회전하며 상기 행성축이 회전가능하게 결합되는 회전판과, 상기 태양축의 회전을 상기 행성축으로 전달하는 회전전달장치를 구비하는 물품 제조장치.
제9항의 물품 제조장치에 있어서, 상기 회전전달장치는 등속조인트 또는 유니버설조인트인 물품 제조장치.
제10항의 물품 제조장치에 있어서, 상기 유니버설조인트는 양쪽 요크의 상대적인 각위치를 조절할 수 있는 물품 제조장치.
제9항의 물품 제조장치에 있어서, 상기 회전전달장치는 상기 태양축과 함께 회전하는 입력기어와, 상기 행성기어와 함께 회전하는 출력기어와, 상기 입력기어 및 출력기어와 함께 상호작용하는 매개기어와, 상기 매개기어의 회전축과 상기 행성축을 회전가능하게 연결하는 제1 링크와, 상기 매개기어의 회전축과 상기 태양축을 회전가능하게 연결하는 제2 링크를 구비하는 물품 제조장치.
제1항의 물품 제조장치에 있어서, 상기 공전-자전 구동장치는 상기 제1 축선을 중심으로 공작물 지지구를 공전시키기 위한 체인 또는 타이밍벨트와, 제2 축선을 중심으로 상기 공작물 지지구를 자전시키기 위한 체인 또는 타이밍벨트를 더 구비하는 물품 제조장치.
제1항의 물품 제조장치에 있어서, 상기 공전-자전 구동장치는 상기 공작물 지지구의 공전횟수와 자전횟수의 비를 변화시키는 공/자전비 조절부를 더 구비하는 물품 제조장치.
물품을 제조하는 방법으로서,

공작물 지지구에 성형 또는 가공될 공작물을 장착하는 단계와,

상기 공작물 지지구를 제1 축선을 중심으로 공전시키면서 동시에 제2 축선을 중심으로 상기 공작물 지지구를 자전시키며, 상기 공작물 지지구의 공전방향과 자전방향을 동일하게 유지하고 공전횟수와 자전횟수의 비를 3이상의 자연수 n : 1로 일정하게 유지시키는 단계와,

상기 제1 축선으로부터 일정한 거리에 공구를 위치시키는 단계를 포함하는 물품 제조방법.
제15항의 물품 제조방법에 있어서, 상기 제1 축선과 제2 축선 사이의 거리를 조절하는 단계를 더 포함하는 물품 제조방법.
제15항 또는 제16항의 물품 제조방법에 있어서, 상기 제1 축선과 공구 사이의 거리를 조절하는 단계를 더 포함하는 물품 제조방법.
삭제
삭제
제13항의 물품 제조장치에 있어서, 상기 공전-자전 구동장치는 상기 공작물지지구의 공전회수와 자전횟수의 비를 변화시키는 공/자전비 조절부를 더 구비하는 물품 제조장치.
제10항의 물품 제조장치에 있어서, 상기 공전-자전 구동장치는 상기 태양축을 상기 제1 축선을 중심으로 회전시키는 제1 구동모터와, 상기 행성축을 상기 제2 축선을 중심으로 회전시키는 제2 구동모터를 더 구비하는 물품 제조장치.