KR101269458B1 - 금속구 제조방법 - Google Patents

Abstract

구체 전개도를 금속판에 재단하고, 이 재단된 낱장의 금속판을 구체 형상으로 이어서 용접하는 방법으로 제조되는 금속구 제조방법이 개시된다. 본 발명에 따른 금속구 제조방법은 구체를 설계하는 제1단계와, 설계된 구체를 종방향 또는 횡방향의 다층 구조를 갖도록 분할하여 세분화하는 제2단계와, 세분화된 슬라이스들의 외형을 전개시키는 제3단계와, 전개된 형태대로 금속판에서 절단하는 제4단계와, 절단된 금속전개판들을 구체의 형상으로 이어서 용접하는 제5단계, 용접이 완료된 구체 내부에 압력을 주어 부풀리는 제6단계와, 부풀려진 구체의 외형을 그라인딩 하는 제7단계를 포함하여 이루어진다.

Description

금속구 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF SPHERE}

본 발명은 금속구 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구체를 이루도록 여러 장의 평면 금속판을 재단하여 이 금속판들을 용접으로 이어 붙여 구체를 성형하는 제조방법에 관한 것이다.

사람들이 많이 모이는 장소나 건축물의 내, 외부에는 인테리어를 목적으로 하거나 또는, 개인의 창작활동의 일환으로 다양한 형상과 크기의 조형물이 제작되어 배치된다. 이러한 조형물에는 금속재, 목재, 석재, 합성수지재 등 다양한 재질의 재료가 사용되고 각각의 재료에 맞는 제조방법이 적용된다.

특히, 구체의 경우 그 사용빈도가 높음에도 이 구체를 제조하는 방법이 한정되어 있어 제작비용을 절감하려는 연구 개발이 필요하게 되었다.

기존의 구체 제조방법은 도 1에서 보는 것과 같이 반원 형태의 하형()과, 이 하형()의 개방된 상부로 삽입되는 반원 형태의 상형()이 준비되어 이 상형()과 하형()의 사이에 소재()를 넣어 상형()을 프레스로 가압하여 반구()를 제작한다. 그리고 이러한 반구() 2개를 서로 겹친 후 그 접점을 용접하여 최종 구체를 완성하게 되는 것이다. 또는, 반구 형태로 몰드 성형하기도 하지만, 1/3구나 1/4구로 성형하여 구체로 이어 완성시키기도 한다.

그러나 위와 같은 구체 제조방법은 수백~수천만원하는 금형비를 부담해야 되는 문제가 있게 된다. 항상 동일한 크기의 구체를 만든다면 초기 비용이 많이 들뿐 대량생산면에서는 더 효율적이지만, 다른 사이즈의 구체를 만들거나 대량생산의 목적이 아니라면 굳이 금형을 제작하면서까지 구체를 만들 필요가 없게 되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 구체 전개도를 금속판에 재단하고, 이 재단된 낱장의 금속판을 구체 형상으로 이어서 용접하는 방법으로 제조되는 금속구 제조방법을 제공하려는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은,

구체를 설계하는 제1단계;

설계된 구체를 종방향 또는 횡방향의 다층 구조를 갖도록 분할하여 세분화하는 제2단계;

세분화된 슬라이스들의 외형을 전개시키는 제3단계;

전개된 형태대로 금속판에서 절단하는 제4단계;

절단된 금속전개판들을 구체의 형상으로 이어서 용접하는 제5단계;

용접이 완료된 구체 내부에 압력을 주어 부풀리는 제6단계;

부풀려진 구체의 외형을 그라인딩 하는 제7단계;를 포함함을 특징으로 하는 금속구 제조방법을 제공한다.

구체적으로, 부풀리는 제6단계에서는 구체의 어느 일측에 압력포트를 형성한 후, 이 압력포트에 수압 또는 공압으로 압력을 가하여 실시할 수 있다.

더 구체적으로, 제2단계에서 반구 형태를 이용하여 세분화한 후, 제5단계에서 2개의 반구를 서로 겹쳐서 용접할 수도 있다.

또는, 제3단계에서 전개되는 전개도들 중 길다란 띠 형태의 전개도는 적어도 2등분 이상이 되도록 분할하여 사용될 수도 있다.

또한, 제6단계에서 용접이 완료된 구체에 열을 가하면서 부풀릴 수도 있다.

그리고 그라인딩하는 제7단계 이후에 구체의 외부를 도장하거나 코팅 또는 광택처리를 하는 제8단계;를 더 포함할 수도 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 금속구 제조방법은 금형비가 들지 않아 구체를 제조하는데 발생되는 비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한, 구체의 사이즈별로 조각판의 규격을 데이터화 할 수 있어 생산성 및 작업효율을 높일 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 금속구 제조방법을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 금속구 제조방법의 공정 순서도이고,
도 3은 본 발명에 따른 금속구 제조방법의 설계단계를 나타낸 도면이고,
도 4는 설계대로 재단된 금속전개판을 이용해 금속구를 성형하는 방법을 순차적으로 나타낸 도면이며, 그리고
도 5는 용접된 구체에 부풀림작업을 한 후, 마감작업을 실시하는 모습을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 금속구 제조방법은 도 2의 공정 순서도에서 보는 것과 같이, 구체를 설계하는 제1단계와, 설계된 구체를 다층 구조를 갖도록 분할하여 세분화하는 제2단계와, 세분화된 슬라이스들의 외형을 전개시키는 제3단계와, 전개된 형태대로 금속판에서 절단하는 제4단계와, 절단된 금속전개판들을 구체의 형상으로 이어서 용접하는 제5단계와, 용접이 완료된 구체 내부에 압력을 주어 부풀리는 제6단계와, 부풀려진 구체의 외형을 그라인딩 하는 제7단계를 포함하여 구성된다.

먼저, 구체를 설계하는 제1단계는 도 3에서 보는 것과 같이, 컴퓨터를 활용한 3차원 모델링으로 구체 모델링(110)을 설계된다.

설계가 완료된 구체 모델링(110)은 이등분하여 반구 모델링(115)으로 설계한다. 구체는 동일한 형태의 반구를 제작하여 두 개를 서로 겹치면 구가 되기 때문에 굳이 구체를 분할하여 세분화하기 보다는 반구를 세분화하는 것이 더 효율적이기 때문이다. 이렇게 설계된 반구 모델링(115)을 횡단면 또는 종단면 방향으로 수개의 분할선(121~124)을 그어 세분화시킨다(제2단계). 위와 같이 분할선(121~124)을 따라 세분화하면 반구가 분할선의 개수보다 하나 더 많은 개수의 슬라이스(131~134)로 설계된다.

위와 같이 분할된 슬라이스(131~134)들을 다시 그 외형을 평면 형태로 전개시켜 이 각각의 전개도(141~144)들을 가공을 위한 도면에 저장한다(제3단계). 전개도(141~144)역시 컴퓨터 작업에서 간단히 조작하여 준비할 수 있으며, 각 전개도들은 상부면쪽 제1전개도(141)가 원판 형상을 가지며, 나머지 전개도(142~144)들은 띠 형상을 갖게 된다. 이때, 직경이 가장 큰 쪽의 전개도(144)는 띠의 길이가 길기 때문에 이를 등분하여 사용될 수도 있다. 이는 긴 것을 짧게 만들어 사용하려는 목적도 있지만, 이 전개도대로 금속판에서 떼어낼때에 금속판 재료가 낭비되는 것을 방지할 수 있는 목적도 있다.

다음으로 도면에 전개도(141~144)가 담겨 준비되면, 이 도면을 금속판으로 가공하기 위한 작업이 진행된다(제4단계). 본 발명에서의 가공은 레이저 커팅을 주로 사용하는데, 레이저 커팅기는 입력된 도면대로 그 라인을 따라 레이저가 절단하여 원하는 형태로 금속판을 성형해 준다. 따라서 레이저 커팅기에 이 도면을 입력하면 이 전개도(141~144)들과 동일한 형상을 갖는 금속전개판(151~154)이 제작된다. 즉, 모델링에서 각각의 슬라이스(131~134)들이 전개도(141~144)로 변하고, 이 전개도(141~144)들이 다시 금속전개판(151~154)으로 가공되는 것이다.

도 4는 상기와 같이 가공된 금속전개판들을 이용하여 구체를 완성해나가는 모습을 도시한 것으로, 금속전개판(151~154)들이 모두 가공되어 준비되면, 원판 형상을 갖는 제1금속전개판(151)에서부터 그 아래쪽으로 해당되는 금속전개판(152~154))들을 하나씩 이어서 붙여나간다.

좀 더 상세하게는 도면에서 보는 것과 같이, 원판 형상을 갖는 제1금속전개판(151)의 어느 원주면에 제2금속전개판(152)의 내측 원주면을 1차 용접한 후 제1금속전개판(151)의 원주면을 따라 연속해서 용접한다. 결국, 구에서 전개된 제2금속전개판(152)은 그 내측 원주길이가 제1금속전개판(151)의 원주길이와 동일하기 때문에 제1금속전개판(151)을 모두 감은후에 제2금속전개판(152)의 양단이 맞닿게 되어 마무리 용접까지 가능하게 된다.

제3금속전개판(153) 및 제4금속전개판(164)도 위와 동일한 용접 방법으로 작업하여 반구(150) 형태로 제작하게 된다. 이렇게 제작된 반구(150)는 2개를 서로 맞대어 다시 용접으로 붙여 구체 형태로 제작한다(제5단계).

위와 같이 용접으로 이어 붙여 구체를 완성하게 되면, 구체의 외형이 완전한 굴곡을 갖지 않게 된다. 즉, 금속전개판(151~154)들은 평판 형태인데, 이들을 구체 형태로 제작하였다고 해도 각 금속전개판(151~154)들이 자리하고 있는 면은 평면으로 남게 되어 구체는 정방면체 형태로 된다.

따라서 이러한 정방면체 형태의 구(160)를 완전한 구 형상을 갖게 하기 위해 도 5에서 보는 것과 같이, 정방면체 구(160)의 어느 일측에 압력포트(170)를 형성하고, 이 압력포트(170)로 수압이나 공압의 압력을 가하여 부풀림 작업을 실시한다(제6단계).

위와 같이 부풀림 작업을 실시하면 평면 형태의 금속전개판들이 압력에 의해 부풀리면서 둥그렇게 라운딩을 갖게 되어 정방면체 형태의 구가 원형의 구체로 변하게 된다. 상기 부풀림 작업은 더 편리하게 하기 위해 구체에 열을 가하면서 실시할 수도 있다.

상기와 같이 부풀림 작업이 끝난 구체는 용접으로 접합했기 때문에 그 용접부위가 그을려지거나 금속 용융액 등이 용접부위에 붙어있게 되는데, 이들을 그라인더(180)로 갈아내는 작업이 더 수행된다(제7단계). 이러한 그라인딩 작업은 구체의 외형을 결정하는 마감작업으로 용접면 이외에도 압력포트(170)가 있던 자리 등 돌출된 부분들을 모두 갈아 내 준다.

상기와 같이 그라인딩 작업이 완료되면, 도 5의 마지막 그림과 같이 금속구(190)의 외형이 완성된다. 완성된 금속구(190)는 금속 고유의 색감으로 되어 있기 때문에 해당 금속구의 색감을 입히는 도장작업이나 코팅작업 또는 광택작업 등의 마감작업을 수행하는 제8단계를 더 거쳐 완성될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 구체의 제조방법은 설계에 의해 횡방향이나 종방향으로 분할된 수개의 슬라이스 금속전개판들을 연속해서 이어 붙여 제작하는 것이기 때문에 설계를 위한 그래픽 작업과, 레이저 커팅기 작동과, 금속전개판들을 이어 붙이는 용접작업, 부풀림작업 및 그라인딩 작업으로 완성되는 신개념 제조방법인 것이다.

상기와 같은 구체 제조방법은 위에서 설명된 실시 예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시 예들은 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

110 : 구체 모델링 115 : 반구
121~123 : 분할선 131~134 : 슬라이스
141~144 : 전개도 150 : 금속반구
151~154 : 금속전개판 160 : 정방면체 구
170 : 압력포트 180 : 그라인더
190 : 금속구

Claims (6)

1. 구체를 설계하는 제1단계;
   설계된 구체를 종방향 또는 횡방향의 다층 구조를 갖도록 분할하여 세분화하는 제2단계;
   세분화된 슬라이스들의 외형을 전개시키는 제3단계;
   전개된 형태대로 금속판에서 절단하는 제4단계;
   절단된 금속전개판들을 구체의 형상으로 이어서 용접하는 제5단계;
   용접이 완료된 구체 내부에 압력을 주어 부풀리는 제6단계;
   부풀려진 구체의 외형을 그라인딩 하는 제7단계;를 포함함을 특징으로 하는 금속구 제조방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 부풀리는 제6단계에서는 구체의 어느 일측에 압력포트를 형성한 후, 이 압력포트에 수압 또는 공압으로 압력을 가함을 특징으로 하는 금속구 제조방법.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제2단계에서 반구 형태를 이용하여 세분화한 후, 상기 제5단계에서 2개의 반구를 서로 겹쳐서 용접함을 특징으로 하는 금속구 제조방법.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 제3단계에서 전개되는 전개도들 중 길다란 띠 형태의 전개도는 적어도 2등분 이상이 되도록 분할하여 사용됨을 특징으로 하는 금속구 제조방법.
   
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 제6단계에서 용접이 완료된 구체에 열을 가하면서 부풀림을 특징으로 하는 금속구 제조방법.
   
6. 제 1 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 그라인딩하는 제7단계 이후에 구체의 외부를 도장하거나 코팅 또는 광택처리를 하는 제8단계;를 더 포함함을 특징으로 하는 금속구 제조방법.
   

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