KR100985815B1 - 발열체를 이용한 비금속재 다중 복합곡면 성형판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 다점 성형판에 의해 각각 대칭으로 특정 복합곡면 형태로 설정되도록 가변형의 상부 및 하부금형을 이루되, 성형을 위해 특정 다중 복합곡면형태를 이룬 하부금형의 상면 및 상부금형의 하면에 판상의 발열체를 설치한 상태에서, 하부금형의 발열체 상에 복합곡면 성형을 위한 비금속재의 소재를 밀착시킨 후, 그 하면에 역시 판상의 발열체를 설치한 채 하부금형과 대칭형태의 다중 복합곡면을 형성한 상부금형이 하강하여, 하부금형 상의 비금속재로 되는 소재를 그대로 프레싱 함으로써, 비금속 소재가 그 양면의 판상 발열체에 의해 금형형태로 구부러지면서 다중 복합곡면이 완벽하게 열간 성형 되게 한 후, 마킹로봇에 의해 열간 성형된 소재 상면에 프로그래밍 된 일정 크기 및 형태로 마킹이 이루어지도록 한 상태에서 최종적으로 절단로봇에 의해 마킹선을 따라서 레이저 절단이 이루어지도록 함으로써, 목적한 일정형태 및 크기를 갖는 비금속재 다중 복합곡면 성형판을 얻을 수 있게 하여, 양질의 비금속재 다중 복합곡면의 성형판을 제작할 수 있도록 하여 이들 비금속재 다중 복합곡면 성형판을 이용한 보다 다양한 형태의 건축물의 제작이 가능하게 한 것으로서, 비금속재 다중 복합곡면 성형판의 제조방법에 있어서,
성형을 위한 비금속 소재의 재료물성에 따른 응력변형의 데이터에 따라 목표 곡면형태로 상,하부 금형(1)(2)과 상,하부 발열체(3)의 온도 및 마킹로봇(4)과 절단로봇(5)의 각종 작동환경 프로그램을 입력하는 프로그램 입력단계(S1)와; 프로그래밍 값에 의해 다수의 다점 성형핀(21)(11)을 각각 구동시켜 각각 판상의 발열체(3)(3)가 부착설치된 하부금형(2)의 상면 및 상부금형(1)의 하면을 특정형태의 다중 복합곡면 형태로 되게 하는 상,하부 금형 가공 대기단계(S2)와; 하부금형(2)의 발열체(3) 상에 판상의 비금속 소재를 올려놓고 그 상면으로 상부금형(1)이 하강하여 상부금형(1)의 발열체(3) 하면으로 하여금 비금속소재 상면을 프레싱하여 다중 복합곡면형태로 성형되게 하는 소재 프레싱 단계(S3)와; 상부금형(1)이 상승한 후 마킹로봇(4)에 의해 다중 복합곡면 형태로 성형 된 비금속 소재를 일정크기 및 형태로 마킹하는 마킹단계(S4)와; 마킹 된 비금속 소재를 절단로봇(5)에 의해 마킹선 형태로 레이저 절단하여 최종적으로 비금속재 다중 복합곡면의 성형판(6)으로 가공완료되게 하는 절단단계(S5)로 되는 것을 특징으로 하는 발열체를 이용한 비금속재 다중 복합곡면 성형판 및 그 제조방법이다.

Description

발열체를 이용한 비금속재 다중 복합곡면 성형판 및 그 제조방법{Method for manufacturing of multitude curved surface complex plate using a heating elements and thereof}

본 발명은 발열체를 이용한 비금속재 다중 복합곡면 성형판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 다점 성형판에 의해 각각 대칭으로 특정 복합곡면 형태로 설정되도록 가변형의 상부 및 하부금형을 이루되, 성형을 위해 특정 다중 복합곡면형태를 이룬 하부금형의 상면 및 상부금형의 하면에 판상의 발열체를 설치한 상태에서, 하부금형의 발열체 상에 복합곡면 성형을 위한 비금속재의 소재를 밀착시킨 후, 그 하면에 역시 판상의 발열체를 설치한 채 하부금형과 대칭형태의 다중 복합곡면을 형성한 상부금형이 하강하여 하부금형 상의 비금속재로 되는 소재를 그대로 프레싱함으로써, 비금속 소재가 그 양면의 판상 발열체에 의해 금형형태로 구부러지면서 다중 복합곡면이 완벽하게 열간 성형되게 한 후, 마킹로봇에 의해 열간 성형된 소재 상면에 프로그래밍 된 일정 크기 및 형태로 마킹이 이루어지도록 한 상태에서, 최종적으로 절단로봇에 의해 마킹선을 따라서 레이저 절단이 이루어지도록 함으로써, 목적한 일정형태 및 크기를 갖는 비금속재 다중 복합곡면 성형판을 얻을 수 있게 하여, 양질의 비금속재 다중 복합곡면의 성형판을 제작할 수 있도록 하여 이들 비금속재 다중 복합곡면 성형판을 이용한 보다 다양한 형태의 건축물의 제작이 가능하게 한 것이다.

일반적으로 각종 건축물의 외벽체의 경우, 근래 들어 건축물의 독특한 디자인 추세에 따른 도시 전체의 미감을 향상시킬 목적으로 건물 외벽마감재로서 다양한 곡면형태로 되는 비금속재의 성형판이 사용되고 있는 실정인 바, 이들 종래의 비금속재 성형판은 주로 인조대리석이나 판재유리 또는 플라스틱 등의 합성수지로 이루어져 공장에서 미리 특정형태의 다중 복합곡면형태로 제작되어 출시되도록 하고 있는 것이었다.

그러나, 상기한 종래의 비금속재 다중 복합곡면 성형판은 미리 제조공장에서 특정형태로 제작되어 제품으로서 출시되도록 하고 있으므로, 외벽체 특유의 다양한 조건의 다중복합곡면을 갖는 비금속재 성형판을 그때그때 설치 현장의 다양한 조건에 대응하여 신속하게 공급하는 것이 불가능하게 되는데 따라, 비금속 다중복합 곡면 성형판의 제조원가의 상승에 따른 전체적인 건물 건축비의 상승을 초래하게 되는등의 문제점이 있는 것이었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같이 단순히 정해진 틀에 의해 공장에서 특정형태의 복합곡면으로 성형 되도록 하는 종래의 비금속재 다중 복합곡면 성형판이 지닌 제반문제점을 해결하기 위하여, 다중 복합곡면으로 성형될 비금속재 성형판의 재료 물성치, 재료 응력변형 등의 조건을 감안하여 설정된 다수의 다점 성형핀으로 다중 복합곡면을 이룬 상태에서, 하부금형의 다중 복합곡면상부 및 하부금형의 다중 복합곡면 하부에 판상의 카본 발열체나 전기 발열체를 설치하여 다중 복합곡면 성형을 위한 비금속 소재의 상,하면이 양 발열체 사이에서 상, 하부 금형 의 프레싱에 의해 특정 다중 복합곡면형태로 열간 성형 되어 목적한 다중 복합곡면을 이루도록 한 상태에서, 이후 순차적으로 마킹로봇 및 절단로봇에 의해 최종적으로 비금속재 다중 복합곡면의 소재를 일정크기 및 형태로 절단하여 목적한 비금속재 다중 복합곡면 성형판을 얻을 수 있게 함으로써, 고난도의 비금속재 다중 복합곡면 성형판의 정밀제작이 가능하게 하여, 각종 건축물의 외벽체 형태를 다양하게 디자인하는 것이 가능하게 되므로, 도시미관을 향상시킬 수 있게 한 비금속재 다중 복합곡면 성형판 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 발열체를 이용한 비금속재 다중 복합곡면 성형판 및 그 제조방법은, 비금속재 다중 복합곡면 성형판의 제조방법에 있어서, 성형을 위한 비금속 소재의 재료물성에 따른 응력변형의 데이터에 따라 목표 곡면형태로 상,하부 금형(1)(2)과 상,하부 발열체(3)의 온도 및 마킹로봇(4)과 절단로봇(5)의 각종 작동환경 프로그램을 입력하는 프로그램 입력단계(S1)와; 프로그래밍 값에 의해 다수의 다점 성형핀(21)(11)을 각각 구동시켜 각각 판상의 발열체(3)(3)가 부착설치된 하부금형(2)의 상면 및 상부금형(1)의 하면을 특정형태의 다중 복합곡면 형태로 되게 하는 상,하부 금형 가공 대기단계(S2)와; 하부금형(2)의 발열체(3)상에 판상의 비금속 소재를 올려놓고 그 상면으로 상부금형(1)이 하강하여 상부금형(1)의 발열체(3) 하면으로 하여금 비금속소재 상면을 프레싱하여 다중 복합곡면형태로 성형되게 하는 소재 프레싱 단계(S3)와; 상부금형(1)이 상승한 후 마킹로봇(4)에 의해 다중 복합곡면 형태로 성형 된 비금속 소재를 일정크기 및 형태로 마킹하는 마킹단계(S4)와; 마킹 된 비금속 소재를 절단로봇(5)에 의해 마킹선 형태로 레이저 절단하여 최종적으로 비금속재 다중 복합곡면의 성형판(6)으로 가공완료되게 하는 절단단계(S5)로 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 발열체를 이용한 비금속재 다중 복합곡면 성형판 및 그 제조방법에 의하면, 각종 건축물의 외벽체 마감재로 설치 사용되는 판상의 비금속 소재를, 다수의 다점 성형핀으로 이루어져 그 하면 및 상면에 각각 가변형으로 되는 판상의 발열체가 설치된 상부금형과 하부금형 사이에, 성형을 위한 비금속 소재를 위치시켜 소재에 대한 특정형태로의 열간 성형이 가능하게 함으로써, 보다 다양하고 입체적인 3D 형태의 다중 복합곡면을 갖는 비금속재 성형판으로 정밀 성형 되게 함으로써, 항상 특정형태로 정밀하게 제작되는 비금속재 다중 복합곡면 성형판을 얻을 수 있게 되므로, 이들 비금속재 다중 복합곡면 성형판을 이용하여 보다 다양하고 아름다운 외관의 건축물 제작이 가능하게 되는데 따른 도시미관의 향상을 기대할 수 있게 되는 등의 유용한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 의한 발열체를 이용한 비금속재 다중 복합곡면 성형판 제조방법의 공정도.
도 2는 본 발명에 의한 발열체를 이용한 비금속재 다중 복합곡면 성형판 제조방법의 공정도에 적용되는 장치의 개략도.
도 3은 본 발명에 의한 발열체를 이용한 비금속재 다중 복합곡면 성형판 제조방법의 공정도에 의해 제조된 비금속재 성형판의 예시도.

본 발명이 속하는 기술분야에서, 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 발열체를 이용한 비금속재 다중 복합곡면 성형판 및 그 제조방법은, 평판형태로 되는 인조 대리석이나 플라스틱 또는 유리 등의 비금속소재를 보다 간편하고 정밀하게 3D 형태의 다중 복합곡면 성형판(6)으로 제작할 수 있도록 한 것으로, 상기 작동환경 프로그램 입력단계(S1)는, 성형을 위한 비금속 소재의 치수, 재료 물성치, 재료의 응력변형에 따른 관계 데이터 등의 작동환경을 메인 컴퓨터에 입력하는 단계로서, 입력된 데이터 값에 따라 상,하부 금형(1)(2)을 이루는 다수의 다점 성형핀(11)(21)의 위치제어와 발열체(3)의 발열온도 및 마킹로봇(4)과 절단로봇(5)의 작동환경을 설정 및 제어토록 한다.

상기 상,하부 금형가공 대기단계(S2)는, 각각 다수의 다점 성형핀(11)(21)의출몰 정도에 대응하여 그 형태가 가변상태로 되게 발열체(3)(3)가 부착 설치된 상,하부 금형(1)(2)에 있어서, 다중 복합곡면의 가공을 위해 미리 입력된 작동환경에 따라 다수의 다점 구동핀(11)(21)들이 작동하여 그 하면 및 상면을 특정형태의 다중 복합곡면형태로 형성함과 동시에, 이렇게 특정형태의 다중 복합곡면을 이루는 상부금형(1) 및 하부금형(2) 중, 하부금형(2)의 발열체(3)의 상면에 다중 복합곡면의 성형을 위한 비금속 소재를 위치시켜 성형을 위한 준비단계에 돌입하게 된다.

이때, 상기 상부금형(1) 및 하부금형(2)에 각각 부착 설치되는 발열체(3)(3)는, 그 형태가 상,하부 금형(1)(2)을 이루는 다점 성형핀(11)(13)의 출몰정도에 대응하여 특정 다중 복합곡면을 이루도록 판상으로 되는 것으로, 주로 카본 발열체나 전기를 이용한 발열체가 사용된다.

또한 상기 발열체(3)(3)의 발열 온도는 대략 300℃∼600℃ 정도로 설정되는 것으로, 다중 복합곡면으로 성형 될 인조대리석이나 유리 또는 플라스틱판 등의 비금속소재의 특성에 따라 그때그때 발열 온도가 정해진다.

소재 프레싱 단계(S3)는, 일차로 하부금형(2)의 발열체(3) 상면에 밀착된 상태인 판상의 비금속 소재의 상면으로 상부금형(1)이 그대로 하강하여, 그 하부의 발열체(3) 전면이 비금속 소재의 상면을 그대로 강하게 프레싱하게 되면, 비금속소재는 하부금형(2)과 상부금형(1)에 의해 다중 복합곡면 형태로 성형 되는 것인데, 이때 상부금형(1)을 구성하는 다수의 다점 구동핀(11)은 상기 하부금형(2)의 다점 구동핀(21)에 의해 형성된 다중 복합곡면 형태와 대칭형태로 설정되어 있으므로, 비금속소재는 상,하부금형(1)(2)에 의한 프레싱과 아울러 양 발열체(3)(3)에서 발생되는 열에 의한 열간 성형이 동시에 이루어지게 되므로, 완벽한 다중 복합곡면을 성형할 수 있게 된다.

이때 상기 상,하부금형(1)(2)을 구성하는 다수의 다점 구동핀(11)(21)은 상,하부금형(1)(2)에 각각 1,200개 정도씩 모두 2,400개 정도가 설치되며, 이들 각각의 다점 구동핀들(11)(21)은 각각 컴퓨터 제어가 가능하도록 구동드라이버가 설치되어 있으며, 보다 정밀한 동작제어를 위해 직류모터와 엔코더 및 감속기가 설치되어 있다.

상기 소재 마킹단계(S4)는, 양 발열체(3)(3)를 개재한 상부금형(1) 및 하부금형(2)에 의한 프레싱이 완료되어, 특정 형태의 비금속재 다중 복합곡면으로 성형된 비금속 소재에 대해, 외벽체 마감재로서의 일정크기 및 형태로 절단하기 위한 전 단계로서, 하강했던 상부금형(1)이 상승한 후 마킹로봇(4)이 작동하여 미리 프로그래밍 된 일정 형태 및 크기로 금속판에 절단을 위한 마킹이 이루어지도록 하고 있다.

이후, 소재 절단단계(S5)에서는 상기 마킹된 비금속 소재의 마킹선에 대해 절단로봇(5)에 의해 레이저 절단가공이 이루어지도록 하여, 최종적으로 비금속재 다중 복합곡면 성형판(6)이 제조 완료되게 된다.

상기한 일련의 제조공정은, 미리 프로그래밍 입력된 작동환경 프로그램을 작업자가 각 단계마다 성형장치 일측에 설치된 콘트롤 판넬을 조작하여 각각의 장치가 구동되도록 함으로써, 목적한 비금속재 다중 복합곡면 성형판의 제작이 가능하게 된다.

이상의 설명에서 본 발명의 비금속재 다중곡면성형판 적용분야로 건축물의 외벽체 마감재를 주로 하여 비록 기술하였지만, 이에 한정하지 않고 다양한 분야에 널리 응용실시 할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명은 비록 상기의 실시 예에 한하여 설명하였지만, 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

1 ; 상부금형 2; 하부금형
3 ; 발열체 4; 마킹로봇
5; 절단로봇 6 ; 비금속재 다중 복합곡면 성형판 11,21: 다점 구동핀

Claims (2)

1. 비금속재 다중 복합곡면 성형판의 제조방법에 있어서,
   성형을 위한 비금속 소재의 재료물성에 따른 응력변형의 데이터에 따라 목표 곡면형태로 상,하부 금형(1)(2)과 상,하부 발열체(3)의 온도 및 마킹로봇(4)과 절단로봇(5)의 각종 작동환경 프로그램을 입력하는 프로그램 입력단계(S1)와; 프로그래밍 값에 의해 다수의 다점 성형핀(21)(11)을 각각 구동시켜 각각 판상의 발열체(3)(3)가 부착설치된 하부금형(2)의 상면 및 상부금형(1)의 하면을 특정형태의 다중 복합곡면 형태로 되게 하는 상,하부 금형 가공 대기단계(S2)와; 하부금형(2)의 발열체(3) 상에 판상의 비금속 소재를 올려놓고 그 상면으로 상부금형(1)이 하강하여 상부금형(1)의 발열체(3) 하면으로 하여금 비금속소재 상면을 프레싱하여 다중 복합곡면형태로 성형되게 하는 소재 프레싱 단계(S3)와; 상부금형(1)이 상승한 후 마킹로봇(4)에 의해 다중 복합곡면 형태로 성형 된 비금속 소재를 일정크기 및 형태로 마킹하는 마킹단계(S4)와; 마킹된 비금속 소재를 절단로봇(5)에 의해 마킹선 형태로 레이저 절단하여 최종적으로 비금속재 다중 복합곡면의 성형판(6)으로 가공완료되게 하는 절단단계(S5)로 되는 것을 특징으로 하는 발열체를 이용한 비금속재 다중 복합곡면 성형판 제조방법.
2. 청구항 1의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 발열체를 이용한 비금속재 다중 복합곡면 성형판.

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