KR100783210B1 - 목조 건축물의 기둥연결구조 및 그 가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 목조 건축물의 기둥연결구조 및 그 가공방법에 관한 것으로서, 특히 팔각정과 같은 목조 건축물의 시공 과정 중, 기둥과 기둥을 연결하는 경우, 별도의 결속 부재를 사용하지 않고 일측의 기둥에는 연결돌기를 각각 그 단부에 형성하고, 타측의 기둥에는 연결홈을 형성하되, 상기 연결돌기 및 연결홈을 단일개의 절삭공구를 이용하여 쉽게 가공하여 이를 서로 끼워 맞춤방식으로 긴밀하게 조립하여 지지될 수 있도록 함으로써, 기존의 한옥건축공법의 단순한 방식을 뛰어 넘어 목조 건축물의 조립 공정의 단축으로 인한 생산성 향상과, 소요부품의 절감과 인력의 낭비를 억제함에 따라 발생하는 비용의 절감, 외관의 간결함, 그리고 목조 건축물의 영구성을 통해 제품의 신뢰성을 도모할 수 있는 목조 건축물의 기둥연결구조 및 그 가공방법에 관한 것이다.

목조 건축물, 팔각정, 기둥연결구조, 가공방법, 가공툴, 연결홈, 연결돌기

Description

목조 건축물의 기둥연결구조 및 그 가공방법{Pillar connecting structure of building and method for manufacturing the same}

도 1은 본 발명에 따른 목조 건축물의 기둥연결구조를 이용하여 제작한 팔각정을 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 목조 건축물의 기둥연결구조를 가공하는 가공툴(절삭공구)을 나타내는 사시도,

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 가공툴을 통한 기둥연결구조의 가공상태를 나타내는 도면,

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 가공툴을 통해 가공한 기둥연결구조를 나타내는 사시도,

도 5a는 도 4a의 "A-A"선 단면도,

도 5b는 도 4b의 "B-B"선 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 기둥 11 : 연결홈

12 : 연결돌기 20 : 절삭공구

21 : 축 22 : 블레이드

본 발명은 목조 건축물의 기둥연결구조 및 그 가공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 팔각정과 같은 목조 건축물의 기둥과 기둥을 끼워 맞춤방식으로 긴밀하게 조립하여 지지될 수 있도록 하되, 그 기둥연결구조를 가공툴인 절삭공구를 이용하여 쉽게 가공할 수 있는 목조 건축물의 기둥연결구조 및 그 가공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 휴양지나 관광시설 등 어린이 놀이터, 체육시설 단지 내에 설치되는 휴계 시설의 하나로 목재를 이용한 팔각정 정자나 원두막 또는 파고라, 목조주택 등의 조립식 건축물이 설치되어 있다.

통상의 조립식 건축물에는 구조상 목재나 철재, 또는 목재와 철재의 혼합체로 된 기둥이 구비되어 있고, 기둥의 상단 부분에는 복수개의 연결 기둥이 횡방향이나 경사방향으로 연결 고정되어 있다.

종래의 조립식 건축물의 기둥과 기둥을 연결 고정하는 방식은 재질이 목재인 경우, 연결 부위에 직접 못을 박아 고정시키는 방식과 연결부위에 별도의 브라켓을 대고 볼트 등을 사용하여 그 브라켓을 체결 고정시키는 방식, 그리고 직접 홈이나 돌기를 수작업으로 가공하여 서로 끼워 맞춰 체결하는 방식이 있다.

그런데, 못을 박거나 브라켓을 이용하는 경우에는 시공 후 못의 머리부나 볼 트가 외부로 노출되어 미관을 저해시키며 연결 시공에 시간과 인력의 낭비가 발생되며 시공 기술자가 일일이 수작업으로 연결구조를 가공해야 하므로 작업성이 저하되고, 시공 기술의 숙련도가 요구되어 불량률이 증가되는 문제점이 있으며, 시간 경과 시에는 노출된 부위에 부식이 발생되어 수명이 단축되는 문제점이 있다.

또한, 건축물의 기둥과 기둥의 분리 필요 시 분해 작업이 매우 까다로워 작업성이 저하되고 연결 부위의 손상이 불가피하여 기둥의 재활용이 어려운 문제점이 있다.

그리고, 홈이나 돌기를 수작업으로 가공하여 서로 끼워 맞춰 체결하는 방식은 그 돌기와 홈을 치수대로 정확하게 가공하는 시공 기술의 숙련도가 요구되어 작업 시간이 증대되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 목조 건축물의 시공 과정 중, 기둥과 기둥을 연결하는 경우, 별도의 결속 부재를 사용하지 않고 일측의 기둥에는 연결돌기를 각각 그 단부에 형성하고, 타측의 기둥에는 연결홈을 형성하되, 상기 연결돌기 및 연결홈을 단일개의 절삭공구를 이용하여 쉽게 가공하여 이를 서로 끼워 맞춤방식으로 긴밀하게 조립하여 지지될 수 있도록 함으로써, 목조 건축물의 조립 공정의 단축으로 인한 생산성 향상과, 소요부품의 절감과 인력의 낭비를 억제함에 따라 발생하는 비용의 절감, 그리고 외관의 간결함을 통해 제품의 신뢰성을 도모할 수 있는 목조 건축물의 기둥연결구조 및 그 가공방법을 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기둥의 연결부위에 연결홈 및 연결돌기를 가공하여 서로를 끼워 맞춤방식으로 용이하게 연결하는 목조 건축물의 기둥연결구조에 있어서,

상기 기둥(10)에 가공되어지는 연결홈(11) 및 연결돌기(12)는 블레이드(22)가 상하 및 좌우에 각각 일체로 구성된 동시에 후방으로 갈수록 하방 경사진 테이퍼 형상으로 이루어지며, 외경 및 내면을 동시에 회전 구동에 의해 절삭할 수 있는 절삭공구(20)를 통해 가공되어 서로 끼워 맞춤방식으로 일체 결합되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 연결홈(11)은 절삭 위치가 설정된 기둥(10)이 일정한 길이의 직선 운동으로 절삭공구(20)로 이동하면서 평면 가공되어지되, 기둥(10)의 초기면부터 일정한 깊이로 절삭되며 연속적으로 절삭되어 설정된 절삭 종료위치에 도달시 후기 절삭면은 반원의 호를 가지는 동시에 내측면으로 연장되어 파인 단면이 하방으로 경사진 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 연결돌기(12)는 "U"자 형상으로 이루어진 절삭선을 구비한 성형부를 갖는 기둥(10)이 상기 절삭공구(20)에 의해 평면 가공되어지되, 내측면으로 연장되어 파인 단면이 상방으로 경사진 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 목조 건축물의 기둥연결구조의 가공방법에 있어서,

블레이드(22)가 상하 및 좌우에 각각 일체로 구성된 동시에 후방으로 갈수록 하방 경사진 테이퍼 형상으로 외경 및 내면을 동시에 절삭할 수 있는 절삭공구(20)가 홀더에 고정되어 축(21)을 중심으로 일정한 속도로 회전하는 상태에서, 바이스에 고정된 기둥(10)을 위치 이동시켜 그 기둥(10)에 설정된 절삭 위치로 유도하는 단계와;

상기 기둥(10)이 일정한 방향의 직선 운동을 통해 절삭공구(20)로 이동하면서 평면 가공되어지되, 기둥(10)의 초기면부터 일정한 깊이로 연속적으로 절삭되면서 설정된 절삭 종료위치에 다다르게 되면 후기 절삭면은 반원의 호를 갖는 동시에, 내측면으로 연장되어 파인 단면이 하방으로 경사진 형상을 이루는 연결홈(11)을 절삭 형성하는 단계와;

"U"자 형상으로 이루어진 절삭선을 구비한 성형부를 갖는 기둥(10)이 그 절삭 위치가 설정된 상태에서, 정해진 치수대로 상기 절삭공구(20)에 의해 평면 가공되어지되, 내측면으로 연장되어 파인 단면이 상방으로 경사진 형상을 갖는 연결돌기(12)를 절삭 형성하는 단계와;

상기 기둥(10)에 형성된 연결홈(11) 및 연결돌기(12)를 끼워 맞춤방식으로 일체 결합하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 목조 건축물의 기둥연결구조를 이용하여 제작한 팔각정을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 목조 건축물의 기둥연결 구조를 가공하는 가공툴(절삭공구)을 나타내는 사시도이며, 도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 가공툴을 통한 기둥연결구조의 가공상태를 나타내는 도면이다.

또한, 도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 가공툴을 통해 가공한 기둥연결구조를 나타내는 사시도이고, 도 5a 및 도 5b는 각각 도 4a 및 4b의 "A-A"선 및 "B-B"선 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 목조 건축물의 기둥연결구조를 이용하여 제작한 팔각정은 기둥(10)의 연결 부위에 연결홈(11) 및 연결돌기(12)를 가공하여 서로를 끼워 맞춤방식으로 용이하게 연결하여 목조 건축물의 공사기간을 단축시키는 한편, 그 목조 건축물의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

첨부도면에 도시된 바와 같이, 목조 건축물에 적용되는 기둥(10)의 단면은 사각이나 원형 등 다양한 단면의 소재를 이용할 수 있으며, 소재는 어느 특정한 재질로 한정되지 않으나, 주로 목재 등으로 구성됨이 바람직하다.

이를 위하여 상기 목조 건축물의 기둥연결구조인 연결홈(11) 및 연결돌기(12)의 가공을 실시하게 되는데, 본 발명의 바람직한 구현예에서는 가공툴, 즉 회전축을 중심으로 회전하는 절삭공구(20)를 이용하여 상기 연결홈(11) 및 연결돌기(12)를 가공하게 된다.

여기서, 상기 절삭공구(20)는 외경 및 내면을 동시에 절삭할 수 있는 가공툴(tool)로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 블레이드(22)가 상하 및 좌우에 각각 일체로 구성되며, 후방으로 갈수록 하방 경사진 테이퍼 형태로 이루어져 있다.

이와 같은 형상의 블레이드(22)로 이루어진 절삭공구(20)는 작업자가 손수 수동으로 작업하는 일반적인 공작기계 가공 또는 컴퓨터를 이용하는 CNC 가공을 통하여 수치 제어 및 자동 제어가 가능하도록 되어 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에서는 작업 공수 등을 절감하기 위하여 자동 제어 및 수치 제어가 가능한 CNC 가공을 통해 구현하게 된다.

통상적으로, CNC(Computer Nummerical Control; 컴퓨터 수치 제어) 가공은 프로그램 전용 내장형 컴퓨터를 사용하여 기본적인 NC(Nummerical Control; NC 공작 기계로 가공할 경우 가공 치수, 형, 필요한 공구, 이송 속도 등을 선택하여 지시하는 수치 데이터를 기록한 프로그램에 의해 절삭공구(20)를 자동 위치 결정하거나 자동 절삭시키는 제어를 수치제어라 함) 제어 기능의 일부 또는 전부를 수행하는 수치제어 시스템을 말한다.

상기 CNC 가공을 통해 도면으로부터 치수, 절삭조건, 가공순서 등을 결정하고, 그 작동 순서를 설정한 상태에서, 제어장치의 제어에 따라 절삭 가공하게 되는 바, 장치 등에 기둥(10)과 절삭공구(20) 등을 고정한 다음, 상기 절삭공구(20)를 초기의 출발점에 맞춘 후 가동시키게 된다.

이때, 상기 제어장치는 입력된 수치의 정보를 통해 자동으로 기둥(10)의 표면에 상기 연결홈(11) 및 연결돌기(12)를 가공하게 된다.

상기 연결홈(11)은 목조 건축물의 시공 계획에 따라 정해진 위치에서 가공되는 바, 본 발명의 바람직한 구현예인 팔각정을 모델로 하여 기둥(10)의 일측면에 적어도 하나의 개수로 가공된다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 절삭공구(20)가 장치의 홀더(holder)에 고정되어 제자리에서 축을 중심으로 일정한 속도로 회전하는 상태에서, 바이스(vice)에 고정된 채 제어장치의 제어에 의해 기둥(10)이 자동으로 위치 이동하면서 그 기둥(10)에 설정된 도시된 절삭선에 의한 절삭 위치를 상기 절삭공구(20)의 블레이드(22)를 통해 절삭하게 된다.

이때, 절삭 위치가 설정된 기둥(10)이 일정한 길이의 직선 운동을 통해 절삭공구(20)로 이동하면서 평면 가공되어지는 바, 초기에 기둥(10)에 접촉하는 연결홈(11)의 깊이, 즉 블레이드(22)의 세로 길이에 대한 설정은 후술하는 연결돌기(12)의 돌출 길이보다 큰 압입 공차를 갖도록 설정하게 된다.

이는 상기 연결홈(11)에 연결돌기(12)를 끼워 맞춤방식으로 삽입할 경우, 연결홈(11)에 끼워 맞춤에 대한 여유가 발생하여 연결돌기(12)가 견고하고 안정되게 삽입될 수 있도록 하기 위함이다.

일정한 절삭 속도를 갖는 절삭공구(20)에 대해 일정한 방향으로 직선 운동할 경우, 기둥(10)의 초기면부터 일정한 깊이로 절삭되며 연속적으로 절삭되면서 설정된 절삭 종료위치에 다다르게 되면 후기 절삭면은 반원의 호를 갖게 된다.

즉, 상기 절삭공구(20)가 회전할 경우, 그 회전 블레이드(22)가 원형을 이루게 되므로 그 절삭면의 끝단 부위가 반원의 호를 이루게 되는 것이다.

이와 같이 상기 CNC 가공을 통해 자동으로 절삭 가공할 경우, 제어장치의 입력된 명령에 의해 정해진 치수대로 정확하게 연결홈(11)을 절삭하게 된다.

이때, 상기 연결홈(11)의 수직 단면 형상은 테이퍼 형상으로 이루어진 절삭공구(20)의 단면과 동일한 형상, 즉 그 연결홈(11)의 내측 방향으로 갈수록 폭이 증대되는 형상으로 구현되어지되, 도 5a에 도시된 바와 같이, 기둥(10)의 절삭된 면에 있어서, 내측면으로 연장되어 파인 단면이 하방으로 경사진 형상을 이루게 되는 것이다.

따라서, 후술하는 연결돌기(12)가 상기 연결홈(11)에 끼워 맞춤방식으로 장착될 경우, 상기 연결돌기(12)가 수평방향으로 이탈되지 않고 절삭되어 개구된 상방으로만 이탈 가능하도록 되어 있다.

한편, 상기 연결돌기(12)는 기둥(10)의 양측단 또는 일측단에 상기 연결홈(11)과 마찬가지로 절삭공구(20)를 통해 목조 건축물의 시공 계획에 따라 정해진 위치에 가공되는데, 이는 연결홈(11)과 달리 연결돌기(12)의 절삭선 내측이 아닌 외측을 절삭하여 연결돌기(12) 부분이 전방으로 돌출되도록 하게 된다.

즉, 도 4b 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 치수, 절삭조건, 가공순서 등을 결정하고, 그 작동 순서를 설정한 상태에서, 제어장치의 제어에 따라 가공하게 되는 바, 선반 등에 기둥(10)과 절삭공구(20) 등을 고정한 다음, 상기 절삭공구(20)를 초기의 출발점에 맞춘 후 가동시키게 된다.

이때, 상기 제어장치는 입력된 수치의 정보를 통해 기둥(10)에 상기 연결돌기(12)를 자동으로 가공하게 된다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 절삭공구(20)가 장치의 홀더에 고정되어 제자리에서 축(21)을 중심으로 일정한 속도로 회전하는 상태에서, 바이스에 고정된 채 제어장치의 제어에 의해 기둥(10)이 자동으로 위치 이동하면서 그 기둥(10)에 설정된 절삭 위치를 상기 절삭공구(20)의 블레이드(22)를 통해 절삭하게 된다.

여기서, 상기 연결돌기(12)는 일정한 간격으로 돌출 형성되는 바, 상기 연결홈(11)에 끼워 맞춤방식으로 삽입할 경우, 연결홈(11)에 끼워 맞춤에 대한 여유가 발생하여 연결돌기(12)가 견고하고 안정되게 삽입될 수 있도록 연결홈(11)의 깊이보다 작은 압입 공차를 갖도록 설정함이 바람직하다.

일정한 절삭 속도를 갖는 절삭공구(20)를 이용하여 실제 연결돌기(12)에 설정된 폭과 유사한 폭의 절삭선을 구성하되, 상기 연결홈(11)보다 미세하게 축소한 동일한 형상의 절삭선을 도시하게 된다.

특히, "U"자 형상으로 이루어진 절삭선을 구비한 연결돌기(12)의 성형부를 갖는 기둥(10)이 그 절삭 위치가 제어장치에 의해 설정된 상태에서, 정해진 치수대로 상기 절삭공구(20)에 의해 평면 가공되는 바, 그 절삭공구(20)가 테이퍼진 형상으로 구성되어 있기 때문에 기둥(10)의 성형면이 내측으로 갈수록 그 폭이 축소되는 형상으로 되어 있다.

즉, 상기 연결돌기(12)의 형상은 도 5b에 도시된 바와 같이, 기둥(10)의 절삭된 면에 있어서, 내측면으로 연장되어 파인 단면이 상방으로 경사진 형상을 이루게 된다.

따라서, 후술하는 연결돌기(12)가 상기 연결홈(11)에 끼워 맞춤방식으로 장착될 경우, 상기 연결돌기(12)가 수평방향으로 이탈되지 않고 절삭되어 개구된 상방으로만 이탈 가능하도록 되어 있다.

이와 같이 가공툴인 절삭공구(20)를 이용하여 CNC 가공을 통해 기둥(10)에 연결홈(11) 및 연결돌기(12)를 형성하여 기둥(10)과 기둥(10)을 차례로 끼워 맞추 는 바, 작업자가 손수 수동으로 작업하는 일반적인 공작기계 가공을 통해서도 연결홈(11) 및 연결돌기(12)를 형성하여 기둥(10)을 연결할 수 있다.

따라서, 상기와 같은 기둥(10)의 연결홈(11) 및 연결돌기(12)를 통해 목조 건축물을 간단하게 조립 가능하게 되어 목조 건축물, 특히 팔각정의 시공 조립시간이 신속하게 이루어질 수 있게 되고, 못 등과 같은 금속재질의 고정부재를 사용하지 않기 때문에 작업성과 비용이 절감된다.

뿐만 아니라, 수평형 체결구조가 아닌 경사형 체결구조로 연결홈(11) 및 연결돌기(12)가 형성되어 있어 견고한 지지력에 의해 장기간 훼손 없이 사용할 수 있으며, 기둥(10)의 부분 교체 작업도 간단하여 누구나 어려움 없이 보수 또는 관리를 할 수 있는 목조 건축물의 기둥연결구조 및 그 가공방법이다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 목조 건축물의 기둥연결구조 및 그 가공방법에 의하면, 목조 건축물의 시공 공정 중, 별도의 결속부재의 사용 없이 기둥과 기둥을 직접 신속하고 간편하게 조립할 수 있도록 그 연결구조를 쉽게 가공하므로 조립 공정의 단축으로 인한 생산성 향상은 물론, 소요부품의 절감과 시간 및 인력 낭비의 억제를 통한 비용절감을 도모할 뿐만 아니라, 연결부재의 사용을 배제하여 미관을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 부식 가능한 연결부재의 사용으로 인한 수명 단축의 피해를 방지하여 내구성 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 기둥의 연결부위에 연결홈 및 연결돌기를 가공하여 서로를 끼워 맞춤방식으로 용이하게 연결하는 목조 건축물의 기둥연결구조에 있어서,

   상기 기둥(10)에 가공되어지는 연결홈(11) 및 연결돌기(12)는 블레이드(22)가 상하 및 좌우에 각각 일체로 구성된 동시에 후방으로 갈수록 하방 경사진 테이퍼 형상으로 이루어지며, 외경 및 내면을 동시에 회전 구동에 의해 절삭할 수 있는 절삭공구(20)를 통해 가공되어 서로 끼워 맞춤방식으로 일체 결합되는 것을 특징으로 하는 목조 건축물의 기둥연결구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 연결홈(11)은 절삭 위치가 설정된 기둥(10)이 일정한 길이의 직선 운동으로 절삭공구(20)로 이동하면서 평면 가공되어지되, 기둥(10)의 초기면부터 일정한 깊이로 절삭되며 연속적으로 절삭되어 설정된 절삭 종료위치에 도달시 후기 절삭면은 반원의 호를 가지는 동시에 내측면으로 연장되어 파인 단면이 하방으로 경사진 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 목조 건축물의 기둥연결구조.
3. 제1항에 있어서,

   상기 연결돌기(12)는 "U"자 형상으로 이루어진 절삭선을 구비한 성형부를 갖는 기둥(10)이 상기 절삭공구(20)에 의해 평면 가공되어지되, 내측면으로 연장되어 파인 단면이 상방으로 경사진 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 목조 건축물의 기둥연결구조.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 연결홈(11)은 연결돌기(12)보다 큰 압입 공차를 갖도록 설정된 것을 특징으로 하는 목조 건축물의 기둥연결구조.
5. 목조 건축물의 기둥연결구조의 가공방법에 있어서,

   블레이드(22)가 상하 및 좌우에 각각 일체로 구성된 동시에 후방으로 갈수록 하방 경사진 테이퍼 형상으로 외경 및 내면을 동시에 절삭할 수 있는 절삭공구(20)가 홀더에 고정되어 축(21)을 중심으로 일정한 속도로 회전하는 상태에서, 바이스에 고정된 기둥(10)을 위치 이동시켜 그 기둥(10)에 설정된 절삭 위치로 유도하는 단계와;

   상기 기둥(10)이 일정한 방향의 직선 운동을 통해 절삭공구(20)로 이동하면서 평면 가공되어지되, 기둥(10)의 초기면부터 일정한 깊이로 연속적으로 절삭되면서 설정된 절삭 종료위치에 다다르게 되면 후기 절삭면은 반원의 호를 갖는 동시 에, 내측면으로 연장되어 파인 단면이 하방으로 경사진 형상을 이루는 연결홈(11)을 절삭 형성하는 단계와;

   "U"자 형상으로 이루어진 절삭선을 구비한 성형부를 갖는 기둥(10)이 그 절삭 위치가 설정된 상태에서, 정해진 치수대로 상기 절삭공구(20)에 의해 평면 가공되어지되, 내측면으로 연장되어 파인 단면이 상방으로 경사진 형상을 갖는 연결돌기(12)를 절삭 형성하는 단계와;

   상기 기둥(10)에 형성된 연결홈(11) 및 연결돌기(12)를 끼워 맞춤방식으로 일체 결합하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 목조 건축물의 기둥연결구조의 가공방법.

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