KR101750246B1 - 고주파 가열경화 집성재 제조장치 - Google Patents

Abstract

집성재 제조장치가 개시된다. 본 발명은 층재에 접착제를 도포한 다음 고주파 가열 경화 프레스를 통하여 압력과 열을 가함으로써 집성재를 제조하는 집성재 제조장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 집성재 제조장치는 층재에 접착제를 도포한 다음 일정시간 서로 밀착 가압하여 집성재를 제조하는 장치에 있어서, 프레임; 상기 층재들이 가열 프레스 작업 위치에 위치하면 측면 방향으로 상기 층재들을 가압하는 측면 프레스; 상기 측면 프레스에 의해 고정된 상기 층재들의 상부를 가압하도록 승강하는 수직 프레스; 상기 층재 하부를 지지하도록 상기 프레임에 고정된 하부 전극판; 상기 수직 프레스 저면에 설치되어 상기 하부 전극과 함께 전원을 공급받아 상기 층재 사이의 접착제를 유도가열하는 상부 전극판;을 포함한다.

Description

고주파 가열경화 집성재 제조장치 {manufacturing device for structural glued laminated timber by high frequency curing}

본 발명은 고주파 가열경화 집성재 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 층재에 접착제를 도포한 다음 고주파 가열 경화 프레스를 통하여 압력과 고주파를 가함으로써 집성재를 제조하는 고주파 가열경화 집성재 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로, 건축 재료로 사용되는 목재로는 원목을 가공한 형태의 제재목과 합판 등이 사용된다. 여기서 목재 중에 길이가 길거나 단면이 큰 부재가 사용되는 경우에는 제재목이나 합판이 사용될 수 없기 때문에 집성재가 사용된다. 더불어 큰 제재목을 사용하는 경우에는 비용 측면에서도 매우 불리하기 때문에 집성재가 사용되는 경우도 발생한다.

집성재는 판재 등을 섬유방향으로 배치하고 두께방향으로 접착시켜 만든 공학목재이다. 이러한 집성재의 장점은 제재, 목공 후의 잔재를 집성 가공하여 목재로 재활용할 수 있고, 옹이, 뒤틀림, 갈라짐 등 목재 특유의 결점을 분산시킴으로써 결점이 적은 부재생산이 가능하며, 외관이 아름다운 부재생산이 가능하고, 모양, 크기 등 용도에 따른 다량생산이 가능한 점을 들 수 있다.

집성재의 제작은 수동으로 거의 모든 부분이 이루어지고 있는 실정이기 때문에 인력비 등의 고정비가 많이 소요되는 문제점이 있었다.

즉, 종래기술에 의한 집성재의 제작은 길이와 폭을 동일하게 가공한 각각의 층재를 작업자가 접착될 부위에 상온 경화형 접착제를 도포한 다음 집성하고, 이를 지그 등으로 일정시간 압력이 가해지도록 하여 제작하는 방식을 사용하게 된다. 따라서 종래기술에서는 우선 집성재를 제조하는 시간 과다하게 소요되는 문제점이 있었고, 특히 작업자가 수동으로 접착제의 도포와 층재의 압제를 위한 지그를 사용해야 하기 때문에 더욱 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

공개특허공보 10-2013-0113176

본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 층재들에 접착제를 도포하고 정렬한 다음 고주파 가열과 가압을 이용하여 집성재를 제조할 수 있는 집성재 제조장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 층재에 접착제를 도포한 다음 일정시간 서로 밀착 가압하여 집성재를 제조하는 장치에 있어서, 프레임; 상기 층재들이 가열 프레스 작업 위치에 위치하면 측면 방향으로 상기 층재들을 가압하는 측면 프레스; 상기 측면 프레스에 의해 고정된 상기 층재들의 상부를 가압하도록 승강하는 수직 프레스; 상기 층재 하부를 지지하도록 상기 프레임에 고정된 하부 전극판; 상기 수직 프레스 저면에 설치되어 상기 하부 전극과 함께 전원을 공급받아 상기 층재 사이의 접착제를 유도가열하는 상부 전극판;을 포함한다.

바람직하게는, 상기 측면 프레스는 일측에 구비되고, 상기 측면 프레스의 반대편에는 상기 층재들을 지지하는 스톱퍼가 구비된다.

바람직하게는, 상기 측면 프레스의 높이를 조절하도록 승강시키는 승강부를 더 포함하고, 상기 승강부는, 상기 프레임에 고정된 구동모터; 상기 구동모터의 구동력을 전달받아 구동되는 웜; 상기 웜에 수직으로 맞물려 구동력을 전달받는 웜기어; 상기 웜기어 내측에 나사결합되어 상기 웜기어가 구동되는 방향에 따라 승강되도록 상기 측면 프레스의 일측에 고정된 승강용 스크류;를 포함한다.

바람직하게는, 상기 측면 프레스는, 상기 승강용 스크류가 회전되지 않도록 상단에 고정되어 상기 프레임에 승강 가능하게 설치된 승강 패널; 상기 승강 패널에 상기 층재 방향으로 압력을 전달할 수 있도록 고정된 복수개의 수평 실린더; 상기 수평 실린더의 작동 로드 끝단에 고정되어 상기 층재에 압력을 가하는 프레스 패널;을 포함한다.

바람직하게는, 상부 전극판과 하부 전극판에 전원이 공급되면 이를 외부로 알려 경고하는 경고등을 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 프레임의 출입구에 설치되어 전자파를 차폐하는 차폐막을 더 포함한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 본 발명에 의한 집성재 제조장치는 층재에 접착제를 도포한 다음 정렬시킨 다음 고주파 유도가열과 동시에 가압하게 되므로 연속적으로 신속한 제조가 가능해지는 효과가 있다.

(2) 본 발명에 의한 집성재 제조장치는 층재의 폭에 따라 측면에서 가압하는 프레스의 높이를 조절할 수 있으므로 다양한 폭의 층재를 사용한 집성재를 제조할 수 있게 된다.

(3) 본 발명에 의한 집성재 제조장치는 층재들을 여러 번에 나누어서 연속성을 가지고 가압 접착할 수 있기 때문에 길이 방향으로 긴 형태의 층재들도 집성재로 제조가 가능해지는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 의한 고주파 가열경화 집성재 제조장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 고주파 가열경화 프레스 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 A부분의 확대 사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 고주파 가열경화 집성재 제조장치의 일부 구성요소인 승강부의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 고주파 가열경화 프레스 장치의 일부를 생략하여 동작을 보여주는 사시도이다.
도 6은 본 발명에 의한 고주파 가열경화 프레스 장치의 일부 구성요소를 삭제하여 동작을 보여주는 정면도이다.

상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 집성재 제조장치는 일정한 두께와 길이를 갖는 층재(1)에 접착제를 도포한 다음에 정렬하고 가열 가압하여 하나의 집성재로 제조하게 된다. 상기 층재(1)는 각각 낱개로 공급된 다음 접착제가 도포되고 정렬되어 컨베이어(100)를 타고 공급되며, 가열 프레스 작업 위치에서는 하나의 목재처럼 밀착 정렬된 상태로 집성재로 가압된다.

본 발명의 제1실시예에 따른 집성재 제조장치(10)는, 도 1 내지 도 에 도시된 바와 같이, 층재(1)에 접착제를 도포한 다음 일정시간 서로 밀착 가압하여 집성재를 제조하는 장치로서, 프레임(20), 컨베이어(100), 측면 프레스(30), 수직 프레스(40), 하부 전극판(21), 상부 전극판(44), 전원공급 및 제어 유닛(90)을 포함한다.

상기 프레임(20)은 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 각종의 부품들을 지지하게 된다. 상기 프레임(20)은 테이블, 즉 선반형태로 이루어지고, 그 위에 상기 층재(1)들이 길이방향을 따라 세워지고 겹쳐져 세워지며 그 사이마다 접착제가 도포되어 서로 접착되도록 한다. 특히 상기 층재(1)들이 놓여 접촉하는 상단에는 하부 전극판(21)이 설치되어 있다.

상기 컨베이어(100)는 상기 층재(1)들이 집성재로 가공되기 전에 접착제가 도포된 상태의 층재(1)들을 상기 프레임(20)의 하부 전극판(21) 상부로 이송하는 역할을 수행한다.

상기 층재(1)는 길이방향으로 매우 길고, 그에 비해 폭은 짧은 형태이며, 그 폭보다 두께가 더 얇은 형태이다.

따라서 상기 층재(1), 즉 층재의 적층수에 따라 집성재의 크기가 결정된다. 완성된 집성재의 크기는 길이방향과 폭 방향은 동일하게 부르고, 적층되어 늘어난 길이를 두께가 아닌 깊이방향이라 부른다.

상기 측면 프레스(30)는 상기 층재(1)들이 가열 프레스 작업 위치에 위치하면 측면 수평 방향으로 상기 층재(1)들을 가압한다.

상기 측면 프레스(30)는 상기 프레임(20) 일측에 구비되고, 상기 측면 프레스(30)의 반대편에는, 도 3을 참고하면, 상기 층재(1)들을 지지하는 스톱퍼(60)가 구비된다. 따라서 상기 층재(1)들은 한쪽방향으로 이동되어 상기 스톱퍼(60)에 이르러 멈춘 상태에서 가압된다.

도 3을 참고하면, 상기 측면 프레스(30)의 높이를 조절하도록 승강시키는 승강부(50)가 구비된다.

상기 승강부(50)는 구동모터(51), 웜(55), 웜기어(56), 승강용 스크류(57)를 포함한다.

상기 구동모터(51)는 상기 프레임(20)에 고정된다. 따라서 상기 구동모터(51)는 절대로 그 위치가 변경되지 않고 고정된 상태를 항시 유지한다.

상기 웜(55)은 기어박스(59)에 내부에 장착되어 있고, 상기 구동모터(51)의 구동력을 전달받아 구동된다. 상기 구동모터(51)의 구동축(52)의 구동력은 체인(53)에 의해 종동축(54)에 전달되고, 상기 종동축(54)에 상기 웜(55)이 결합되어 회전되는 구성이다. 상기 웜(55)은 일반적인 스크류 형태로 이루어진다.

상기 웜기어(56)는, 도 4를 참고하면, 상기 웜(55)에 수직으로 맞물려 구동력을 전달받는다. 즉 상기 웜(55)의 회전에 의해 수직방향으로 물린 상기 웜기어(56)가 회전하게 된다. 즉 구동력의 전달이 90도 바뀐 것이다.

상기 승강용 스크류(57)는 상기 웜기어(56) 내측에 나사 결합되어 상기 웜기어(56)가 구동되는 방향에 따라 승강되도록 상기 측면 프레스(30)의 일측에 고정된다. 상기 승강용 스크류(57)는, 도 3을 참고하면 상기 측면 프레스(30)의 승강 패널(34)에 브래킷(58)에 의해 고정된 형태이기 때문에 회전될 수 없는 상태이고, 따라서 상기 웜기어(56)가 회전하게 되면 나사 결합된 상태이기 때문에 상기 승강용 스크류(57)는 회전방향에 따라 승강하게 된다. 물론 이때 상기 측면 프레스(30)의 승강 패널(34)이 따라서 승강한다.

상기 측면 프레스(30)는 승강 패널(34), 수평 실린더(31), 측면 프레스 패널(33)을 포함한다.

상기 승강 패널(34)은, 도 3 내지 도 5를 참고하면, 상기 승강용 스크류(57)가 회전되지 않도록 상단에 고정되어 상기 프레임(20)에 승강 가능하게 설치된다. 특히 상기 승강 패널(34)은 상기 프레임(20)에 상하 수직으로 승강하도록 안내된다. 즉 프레임(20)에 구비된 가이드 홈에 삽입된 상태에서 승강함으로써 안내된다.

상기 수평 실린더(31)는 상기 승강 패널(34)에 상기 층재 적층방향으로 압력을 전달할 수 있도록 고정된다. 상기 수평 실린더(31)는 유압실린더, 공압실린더 모두 사용이 가능함은 물론이다. 통상 유압실린더 사용이 바람직할 것이다.

상기 측면 프레스 패널(33)은 상기 수평 실린더(31)의 작동 로드(32) 끝단에 고정되어 상기 층재(1)에 압력을 가한다. 따라서 상기 측면 프레스 패널(33)과 상기 스톱퍼(60) 사이에서 상기 층재(1)들이 수평방향으로 가압된다.

상기 수직 프레스(40)는 상기 측면 프레스(30)에 의해 고정된 상기 층재(1)들의 수직방향으로 가압하도록 승강한다.

상기 수직 프레스(40)는 수직 실린더(41), 수직 프레스 패널(43)로 구성된다. 상기 수직 실린더(41)는 상기 프레임(20)에 고정되어 있고, 상기 수직 실린더(41)의 작동로드(42) 끝단에는 상기 수직 프레스 패널(43)이 고정되어 있으며, 그 저면에 상부 전극판(44)이 고정되어 있다.

상기 하부 전극판(21)은 전술한 바와 같이 상기 층재(1) 하부를 지지하도록 상기 프레임(20)에 고정되고, 상기 상부 전극판(44)은 상기 수직 프레스(40) 저면에 설치되어 상기 하부 전극판(21)과 함께 전원을 공급받아 상기 층재(1) 사이의 접착제를 유도가열하게 된다.

상기 전원공급 및 제어 유닛(90)은, 도 1을 참고하면, 장치 전체의 전기적, 기계적인 작업, 예를 들면 전원공급과 같은 작업들을 제어하게 된다.

도면에 도시되어 있지 않지만, 상기 제어유닛(90)에 연계되어 작업이 진행될 때 작업자에게 알려 경고하는 경고등을 더 설치한다.

도 6을 참고하면, 상기 프레임(20)의 출입구에 전자파를 차폐하는 차폐막(70)을 더 설치하여 작업자의 안전을 도모한다.

여기서 사용되는 접착제는 요소계 수지접착제, 멜라민(melamine)계 수지접착제, 레조르시놀(resorcinol)계 수지접착제, 페놀(phenol)계 수지접착제, 비닐에멀션(vinyle-emulsion)계 수지접착제, 카세인(casein) 접착제 등 많은 종류가 적용될 수 있다. 여기서는 가열 경화 접착제를 사용한다.

상기 층재(1)들에 접착제가 도포된 다음 도 6과 같이, 상기 층재(1)의 상하부에 각각 상기 상부 전극판(44)과 하부 전극판(21)이 밀착한 상태에서 상기 제어유닛(90)을 조정하면 고주파 발진시간이 타이머에 의해 제어된다. 상기 상부 전극판(44)과 하부 전극판(21)에 각각 전원이 공급되면 유도가열에 의해 층재(1) 사이의 접착제가 가열되면서 경화되어 접착이 이루어진다.

상기 측면 프레스(30)는 상기 스톱퍼(60)와 함께 상기 층재(1)의 양쪽면을 가압하게 되는데, 특히 상기 측면 프레스(30)의 높이를 상기 승강부(50)에 의해 어느 정도 조절할 수 있다. 이것은 매우 큰 장점을 가져온다. 즉 상기 층재(1)의 폭에 대하여 중심을 가압할 수 있도록 높이를 조절함으로써 정확한 접착이 이루어질 수 있게 된다. 만약 중심을 가압하지 않게 되면 완성품인 집성재의 형태가 비틀어지거나 부분적으로 접착이 덜 이루어지는 부분이 생길 수 있다. 이렇게 상기 측면 프레스(30)의 높이를 상기 승강부(50)에 의해 조절할 수 있는 것은 매우 큰 장점을 가져오게 된다.

상기 승강부(50)는 구동모터(51)가 회전하게 되면, 그 구동회전력은 구동축(52), 상기 체인(53), 종동축(54), 웜(55)에 이르고, 상기 웜기어(56)에 의해 90도 회전방향이 바뀌어 전달된 다음, 그 회전력은 나사결합에 의해 상기 승강용 스크류(57)를 승강시킨다. 결국 상기 승강용 스크류(57)에 브래킷(58)으로 고정된 상기 측면 프레스(30) 전체가 승강하게 되는 것이다.

본 발명에 의한 집성재 제조장치의 경우에는, 상기 층재(1)가 아주 긴 경우에도 여러 번에 나누어 가압, 가열을 순서대로 반복할 수 있는 구성이기 때문에 전체 장치에 비해 아주 긴 층재도 집성재로 제조가 가능하다. 즉 여러 번에 나누어서 층재를 접합하여 아주 긴 형태의 집성재 제조도 가능하게 된다.

이러한 작업을 반복함으로서 집성재를 반복적이고 신속하게 제조할 수 있으며, 실제 고주파의 인가시간을 3분이내로 하여 경화시간의 단축으로 집성재의 제조시간의 단축을 하는데 용이한 효과를 제공한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

1 : 층재
10 : 집성재 제조장치 20 : 프레임
21 : 하부 전극판 30 : 측면 프레스
31 : 수평 실린더 32 : 작동로드
33 : 측면 프레스 패널 34 : 승강 패널
40 : 수직 프레스 41 : 수직 실린더
42 : 작동로드 43 : 수직 프레스 패널
44 : 상부 전극판 50 : 승강부
51 : 구동모터 52 : 구동축
53 : 체인 54 : 종동축
55 : 웜 56 : 웜기어
57 : 승강용 스크류 58 : 브래킷
59 : 기어박스 60 : 스톱퍼
70 : 차폐막 100 : 컨베이어

Claims (6)

1. 층재에 접착제를 도포한 다음 일정시간 고주파를 발진시켜 가열 접착하여 집성재를 제조하는 장치에 있어서,
   프레임;
   상기 층재들이 가열 프레스 작업 위치에 위치하면 측면 방향으로 상기 층재들을 가압하는 측면 프레스;
   상기 측면 프레스에 의해 고정된 상기 층재들의 상부를 가압하도록 승강하는 수직 프레스;
   상기 층재 하부를 지지하도록 상기 프레임에 고정된 하부 전극판;
   상기 수직 프레스 저면에 설치되어 상기 하부 전극판과 함께 전원을 공급받아 상기 층재 사이의 접착제를 유도가열하는 상부 전극판;
   을 포함하고,
   상기 측면 프레스의 높이를 조절하도록 승강시키는 승강부를 더 포함하고,
   상기 승강부는,
   상기 프레임에 고정된 구동모터;
   상기 구동모터의 구동력을 전달받아 구동되는 웜;
   상기 웜에 수직으로 맞물려 구동력을 전달받는 웜기어;
   상기 웜기어 내측에 나사결합되어 상기 웜기어가 구동되는 방향에 따라 승강되도록 상기 측면 프레스의 일측에 고정된 승강용 스크류;
   를 포함하며,
   상기 측면 프레스는,
   상기 승강용 스크류가 회전되지 않도록 상단에 고정되어 상기 프레임에 승강 가능하게 설치된 승강 패널;
   상기 승강 패널에 상기 층재 방향으로 압력을 전달할 수 있도록 고정된 복수개의 수평 실린더;
   상기 수평 실린더의 작동 로드 끝단에 고정되어 상기 층재에 압력을 가하는 측면 프레스 패널; 및
   상기 스크류와 승강 패널을 연결하는 브래킷;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 가열경화 집성재 제조장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 측면 프레스는 일측에 구비되고, 상기 측면 프레스의 반대편에는 상기 층재들을 지지하는 스톱퍼가 구비된 것을 특징으로 하는 고주파 가열경화 집성재 제조장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 상부 전극판과 하부 전극판에 전원이 공급되면 이를 외부로 알려 경고하는 경고등을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 가열경화 집성재 제조장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 프레임의 출입구에 설치되어 전자파를 차폐하는 차폐막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 가열경화 집성재 제조장치.

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