KR102325444B1 - 목제품 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선반, 가공구 및 제어기를 포함하는 CNC 가공 장치를 통해 목제품을 제조하는 목제품 제조 방법을 제시하며, 상기 방법은, 상기 제어기가, 상기 선반에 제1 목재료로 구성되는 베이스 플레이트가 마련된 상태에서, 상기 가공구를 통해, 미리 설정된 상기 베이스 플레이트의 액티브 영역 및 엣지 영역에 각각 사전 입력된 문양 데이터에 따른 문양 음각 패턴 및 복수의 홈을 형성하는 제1 형성 단계; 상기 선반에 상기 제1 목재료와 이수종인 제2 목재료로 구성되는 상부 플레이트가 마련된 상태에서, 상기 가공구를 통해, 상기 상부 플레이트에 상기 문양 음각 패턴 및 상기 복수의 홈과 요철이 반전되는 구조를 각각 갖는 문양 양각 패턴 및 복수의 핀을 형성하는 제2 형성 단계; 상기 복수의 홈과 상기 복수의 핀이 상호 치합되는 구조로 상기 베이스 플레이트 및 상기 상부 플레이트가 적층 결합되어 상기 선반에 마련된 상태에서, 상기 가공구를 통해 상기 베이스 플레이트의 상단 표면의 상부를 절삭 가공하여 상기 문양 양각 패턴 이외의 상기 상부 플레이트 부분을 제거하는 제1 제거 단계; 및 상기 가공구를 통해 상기 베이스 플레이트의 엣지 영역을 제거하는 제2 제거 단계;를 포함하고, 상기 문양 음각 패턴의 음각 폭은 상기 베이스 플레이트 및 상기 상부 플레이트의 변형율을 토대로 결정되는 마진값만큼 상기 문양 양각 패턴의 양각 폭보다 큰 것을 특징으로 한다.

Description

목제품 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING WOOD PRODUCT}
본 발명은 목제품 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 CNC 가공 장치를 이용하여 목제품을 제조하는 목제품 제조 방법에 관한 것이다.
가구와 같은 목제품의 표면에 대하여 천연 또는 인공적으로 형성된 무늬의 형태와 색감을 통해 미관을 높이기 위한 수단으로서 무늬목이 널리 적용되고 있다. 이러한 무늬목은 원목의 나이테에 의한 자연스러운 모양과 색감의 무늬가 형성되어 미관적 측면에서 우수하나, 원목이 갖는 나이테에 의해서만 무늬가 형성되기 때문에 무늬의 형태, 색감 및 질감이 제한될 수 밖에 없는 한계를 갖는다.
목제품의 표면의 미관을 확보하기 위한 다른 수단으로서, PET 또는 강화 아크릴판의 판상 일면을 하드코팅하고 타 일면의 하부에 시트지로 사용자가 원하는 명화, 이미지, 사진을 인쇄하여 부착한 후 일면이 스티커 처리된 목제품 표면에 접착하는 방식이 알려져 있다. 그러나, 상기의 방식은 목제품 표면에 시트지가 부착됨으로 인해 목재 천연의 자연스러운 모양과 색감의 무늬가 표출되지 못하여 그 장식 효과 측면에서 한계를 갖는다.
본 발명의 일 측면에 따른 목적은 목재 천연의 무늬, 색감 및 질감을 확보하는 범위 내에서 사용자의 니즈에 커스터마이징된 문양을 목재 표면에 부가하여 목제품의 장식 효과를 향상시키며, 제조가 완료된 목제품의 변형 또한 최소화될 수 있는 목제품 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 선반, 가공구 및 제어기를 포함하는 CNC 가공 장치를 통해 목제품을 제조하는 목제품 제조 방법을 제시하며, 상기 방법은, 상기 제어기가, 상기 선반에 제1 목재료로 구성되는 베이스 플레이트가 마련된 상태에서, 상기 가공구를 통해, 미리 설정된 상기 베이스 플레이트의 액티브 영역 및 엣지 영역에 각각 사전 입력된 문양 데이터에 따른 문양 음각 패턴 및 복수의 홈을 형성하는 제1 형성 단계; 상기 선반에 상기 제1 목재료와 이수종인 제2 목재료로 구성되는 상부 플레이트가 마련된 상태에서, 상기 가공구를 통해, 상기 상부 플레이트에 상기 문양 음각 패턴 및 상기 복수의 홈과 요철이 반전되는 구조를 각각 갖는 문양 양각 패턴 및 복수의 핀을 형성하는 제2 형성 단계; 상기 복수의 홈과 상기 복수의 핀이 상호 치합되는 구조로 상기 베이스 플레이트 및 상기 상부 플레이트가 적층 결합되어 상기 선반에 마련된 상태에서, 상기 가공구를 통해 상기 베이스 플레이트의 상단 표면의 상부를 절삭 가공하여 상기 문양 양각 패턴 이외의 상기 상부 플레이트 부분을 제거하는 제1 제거 단계; 및 상기 가공구를 통해 상기 베이스 플레이트의 엣지 영역을 제거하는 제2 제거 단계;를 포함하고, 상기 문양 음각 패턴의 음각 폭은 상기 베이스 플레이트 및 상기 상부 플레이트의 변형율을 토대로 결정되는 마진값만큼 상기 문양 양각 패턴의 양각 폭보다 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 문양 데이터에는 위치 결정 기준점과, 상기 위치 결정 기준점으로부터의 위치 결정 거리값 및 위치 결정 방위값이 반영되어 있고, 상기 제1 형성 단계에서, 상기 제어기는, 상기 문양 데이터의 위치 결정 기준점에 대응하는 문양 음각 패턴 상의 제1 기준점으로부터, 상기 문양 데이터의 위치 결정 거리값 및 위치 결정 방위값만큼 이격된 위치에 상기 복수의 홈을 형성하고, 상기 제2 형성 단계에서, 상기 제어기는, 상기 문양 데이터의 위치 결정 기준점에 대응하는 상기 문양 양각 패턴 상의 제2 기준점으로부터, 상기 문양 데이터의 위치 결정 거리값 및 위치 결정 방위값만큼 이격된 위치에 상기 복수의 핀을 형성하고, 상기 문양 음각 패턴 및 상기 복수의 홈 간의 상대적 위치 관계와 상기 문양 양각 패턴 및 상기 복수의 핀 간의 상대적 위치 관계는 상호 동일하고, 상기 복수의 홈의 직경과 상기 복수의 핀의 직경은 동일한 값을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제1 형성 단계에서, 상기 베이스 플레이트의 상단에 마스크 필름이 배치됨에 따라 상기 마스크 필름에는 상기 문양 데이터에 따른 문양 홀(hole)이 형성되고, 상기 제2 형성 단계 이후, 상기 제어기가, 상기 문양 홀이 형성된 마스크 필름이 상기 베이스 플레이트의 상단에 배치된 상태에서 브러쉬를 통해 상기 문양 음각 패턴에 접착제를 드레싱하는 드레싱 단계;를 더 포함하며, 상기 제1 제거 단계에서 상기 베이스 플레이트 및 상기 상부 플레이트 간의 결합은 상기 마스크 필름이 제거된 상태에서 이루어지고, 상기 드레싱 단계를 통해 드레싱되는 접착제를 통해 상기 문양 양각 패턴이 상기 문양 음각 패턴에 접착 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제1 형성 단계에서, 상기 제어기는, 현재 목제품 제조 환경 상의 상대 습도와, 제조 완료된 목제품이 비치될 대상 공간의 상대 습도 범위를 비교하고, 그 상대 습도 비교 결과를 미리 정의된 상대습도 변화율 및 변형율 간 관계 정보에 적용하여 상기 베이스 플레이트 및 상기 상부 플레이트의 변형율을 예측한 후, 상기 예측된 변형율을 토대로 상기 마진값을 결정하여 상기 문양 음각 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 제조 대상이 되는 목제품은 수평 거치 타입의 목제품에 해당하고, 상기 제1 형성 단계에서, 상기 베이스 플레이트의 길이 방향 및 높이 방향이 각각 상기 제1 목재료의 방사 방향(Radial Direction) 및 결 방향(Longitudinal Direction)과 일치하도록 상기 베이스 플레이트가 상기 선반에 배치된 상태에서 상기 문양 음각 패턴이 형성되고, 상기 제2 형성 단계에서, 상기 상부 플레이트의 길이 방향 및 높이 방향이 각각 상기 제2 목재료의 방사 방향(Radial Direction) 및 결 방향(Longitudinal Direction)과 일치하도록 상기 상부 플레이트가 상기 선반에 배치된 상태에서 상기 문양 양각 패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 상대습도 변화율 및 변형율 간 관계 정보는, 상기 제1 목재료의 상대습도 변화율 및 방사 방향 변형율 간의 제1 관계 정보와 상기 제2 목재료의 상대습도 변화율 및 방사 방향 변형율 간의 제2 관계 정보를 포함하고, 상기 제1 형성 단계에서, 상기 제어기는, 상기 상대 습도 비교 결과를 상기 제1 및 제2 관계 정보에 적용하여 상기 베이스 플레이트 및 상기 상부 플레이트의 길이 방향 변형율을 예측한 후, 상기 예측된 변형율을 토대로 제1 마진값을 결정하여 상기 문양 음각 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 제조 대상이 되는 목제품은 수직 거치 타입의 목제품에 해당하고, 상기 제1 형성 단계에서, 상기 베이스 플레이트의 길이 방향 및 높이 방향이 각각 상기 제1 목재료의 결 방향(Longitudinal Direction) 및 방사 방향(Radial Direction)과 일치하도록 상기 베이스 플레이트가 상기 선반에 배치된 상태에서 상기 문양 음각 패턴이 형성되고, 상기 제2 형성 단계에서, 상기 상부 플레이트의 길이 방향 및 높이 방향이 각각 상기 제2 목재료의 결 방향(Longitudinal Direction) 및 방사 방향(Radial Direction)과 일치하도록 상기 상부 플레이트가 상기 선반에 배치된 상태에서 상기 문양 양각 패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 상대습도 변화율 및 변형율 간 관계 정보는, 상기 제1 목재료의 상대습도 변화율 및 결 방향 변형율 간의 제3 관계 정보와 상기 제2 목재료의 상대습도 변화율 및 결 방향 변형율 간의 제4 관계 정보를 포함하고, 상기 제1 형성 단계에서, 상기 제어기는, 상기 상대 습도 비교 결과를 상기 제3 및 제4 관계 정보에 적용하여 상기 베이스 플레이트 및 상기 상부 플레이트의 길이 방향 변형율을 예측한 후, 상기 예측된 변형율을 토대로 제2 마진값을 결정하여 상기 문양 음각 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 이종 재질로 구성되는 베이스 플레이트 및 상부 플레이트에 소정의 문양이 반영된 음각 패턴 및 양각 패턴을 각각 형성시키고 상호 적층 치합시킨 후 양각 패턴 이외의 상부 플레이트 부분을 절삭 가공하여 제거하는 방식으로 목제품을 제조함으로써, 목재 천연의 무늬, 색감 및 질감을 확보하는 범위 내에서 사용자의 니즈에 커스터마이징된 문양을 목재 표면에 부가하여 목제품의 장식 효과를 향상시킬 수 있으며, 목제품 제조 환경적 조건과 목제품이 비치될 대상 공간의 환경적 조건을 고려하여 결정되는 특정 값만큼 음각 패턴의 음각 폭에 마진을 두는 제조 방식을 채용함으로써 제조 완료된 목제품의 크랙(Crack) 등으로 인한 변형을 최소화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 목제품 제조 방법을 수행하는 CNC 가공 장치의 구조를 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 목제품 제조 방법을 개괄적으로 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 목제품 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 목제품 제조 방법을 구성하는 각 공정을 구체적으로 설명하기 위한 예시도이다.
도 11 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 목제품 제조 방법에서 목제품의 변형을 고려하여 마진값을 결정하는 과정을 보인 예시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 목제품 제조 방법의 일 실시예를 설명한다. 목제품 제조 방법을 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
1. 전제
도 1을 참조하여 본 실시예의 목제품 제조 방법의 수행 주체가 되는 CNC(Computer Numerical Control) 가공 장치(1)를 설명하면, 도 1에 도시된 것과 같이 CNC 가공 장치(1)는 후술하는 베이스 플레이트(100) 및 상부 플레이트(200)가 안착되는 선반(10)과, 선반(10)에 안착된 플레이트에 대한 절삭 가공을 수행하는 가공구(20)(예: 드릴 또는 바이트팁)와, 가공구(20)와 결합 및 분리가 가능한 구조로 형성되는 지지대(30)와, 지지대(30)의 3차원 위치 이동을 제어하는 액추에이터(40)와, 가공구(20) 및 액추에이터(40)에 대한 제어를 통해 목제품 제조를 통합 제어하는 제어기(50)를 포함한다. 지지대(30)는 작업자에 의해 가공구(20) 및 브러쉬(후술)가 상호 선택적으로 결합되는 구조로 구현되며, 후술하는 S200 단계, S300 단계, S500 단계 및 S600 단계에서는 절삭 가공 공정을 위해 지지대(30)에는 가공구(20)가 결합되고, S400 단계에서는 드레싱 공정을 위해 지지대(30)에는 브러쉬가 결합된다. 액추에이터(40)는 제어기(50)의 제어에 의해 지지대(30)를 전후진 이동시키는 제1 이동부(41)와 지지대(30)를 승하강 이동시키는 제2 이동부(42)로 구성되며, 지지대(30)를 이동시키기 위한 통상의 유압 장치, 동력 장치 및 기어박스 등으로 구성될 수 있다. 제어기(50)는 CNC 가공 장치(1)의 제어 장치인 PLC(Programmable Logic Controller) 제어기에 해당할 수 있으며, 가공구(20)의 회전 및 지지대(30)의 3차원 위치 이동을 제어하는 방식으로 목제품 제조 공정을 통합 제어한다.
후술하는 S100 단계 내지 S700 단계를 통해 제조되는 목제품은 제1 목재료와 제2 목재료를 원재료로 하며, 제1 목재료는 베이스 플레이트(100)를 구성하고 제2 목재료는 상부 플레이트(200)를 구성한다. 제조 완료된 목제품의 변형이 최소화되도록 제1 및 제2 목재료로 하드우드(Hard Wood)가 채용될 수 있으며, 목제품의 문양(즉, 베이스 플레이트(100)를 배경으로 하는, 상부 플레이트(200)의 양각 패턴에 의해 형성되는 문양)의 가시적인 장식 효과가 확보될 수 있도록 제1 목재료 및 제2 목재료는 색상이 상이한 이수종(異樹種)에 해당할 수 있다. 제1 목재료와 제2 목재료의 예로는 "레드 오크(Red Oak) - 애쉬(Ash)", "체리(Cherry) - 하드메이플(Hard Maple)", "월넛(Walnut) - 자작나무(Birch)" 등이 있을 수 있다.
본 실시예에서 제조 대상이 되는 목제품은 생활 용품 또는 인테리어 장식재에 해당할 수 있으며, 예를 들어 도마, 테이블, 수납재와 같은 생활 용품, 또는 벽에 거치되는 나무 액자와 같은 인테리어 장식재에 해당할 수 있다. 본 실시예에서 도마, 테이블, 수납재와 같이 지면과 평행한 평면에 거치되어 사용되는 목제품을 수평 거치 타입의 목제품으로 정의하고, 벽과 같이 지면과 수직인 평면에 거치되어 사용되는 인테리어 장식재와 같은 목제품을 수직 거치 타입의 목제품으로 정의한다. 후술하는 것과 같이 수평 거치 타입의 목제품 및 수직 거치 타입의 목제품은 음각 패턴 및 양각 패턴의 목재료 나뭇결 방향과 음각 패턴의 마진값에서 차이가 존재한다.
2. 목제품 제조 공정
도 2는 본 실시예에서 목제품의 제조 공정의 직관적 이해를 돕기 위한 예시도이다. 도 2에 도시된 것과 같이 본 실시예는 (a)문양 음각 패턴(110)이 형성된 베이스 플레이트(100)와 (b)문양 양각 패턴(210)이 형성된 상부 플레이트(200)가 (c)적층되어 접착체(ADH)에 의해 접착된 후 (d)베이스 플레이트(100)의 상단 표면의 상부가 절삭 가공되어 문양 양각 패턴(210) 이외의 상부 플레이트(200) 부분이 제거되는 공정으로 이루어진다. 이하에서는 도 3 내지 도 10을 참조하여 본 실시예에 따른 목제품 제조 방법의 각 단계를 구체적으로 설명한다.
먼저, 제어기(50)는 작업자로부터 문양 데이터를 입력받는다(문양 데이터를 입력받기 위한 별도의 인터페이스 장치가 CNC 가공 장치(1)에 접속 구비되어 있을 수 있다)(S100). 도 4에 도시된 것과 같이 문양 데이터는 사용자가 원하는 문양이 3차원적으로 모델링되어 작업자에 의해 미리 설계된, 해당 문양의 형상, 폭 및 높이가 정의되어 있는 설계 데이터에 해당한다. 문양 데이터에는 후술하는 복수의 홈(120) 및 복수의 핀(220)의 위치 결정을 위한 위치 결정 기준점(ref)과, 위치 결정 기준점으로부터의 위치 결정 거리값(d) 및 위치 결정 방위값(각도)(θ: θ1, θ2)이 반영되어 있다.
이어서, 작업자에 의해 제1 목재료로 구성되는 베이스 플레이트(100)가 선반(10)에 고정 마련된 상태에서, 제어기(50)는 가공구(20)를 통해, 미리 설정된 베이스 플레이트(100)의 액티브 영역 및 엣지 영역에 각각 사전 입력된 문양 데이터에 따른 문양 음각 패턴(110) 및 복수의 홈(120)을 형성한다(S200)(도 5). 액티브 영역은 문양 음각 패턴(110)이 형성되는 베이스 플레이트(100)의 내부 영역에 해당하며, 엣지 영역은 베이스 플레이트(100)와 상부 플레이트(200) 간의 적층 시 그 얼라인(align)을 위한 복수의 홈(120)이 형성되는 베이스 플레이트(100)의 가장자리 영역에 해당한다. 제어기(50)에는 베이스 플레이트(100)의 상단의 면적 데이터와, 그 면적 내의 액티브 영역 및 엣지 영역이 미리 설정되어 있을 수 있다.
S200 단계에서, 제어기(50)는 S100 단계에서 입력된 문양 데이터의 형상, 폭 및 높이에 따라 베이스 플레이트(100)를 절삭 가공하여 베이스 플레이트(100)의 상단 액티브 영역에 문양 음각 패턴(110)을 형성한다. 즉, 문양 음각 패턴(110)의 형상, 음각 폭 및 음각 깊이는 기본적으로 문양 데이터의 형상, 폭 및 높이에 따른다. 이때, 문양 음각 패턴(110)의 음각 폭은 문양 데이터의 폭에 소정의 마진값이 가산된 값으로 형성되며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
또한, S200 단계에서 제어기(50)는 베이스 플레이트(100)의 상단 엣지 영역에 복수의 홈(120)을 형성한다. 복수의 홈(120)은 후술하는 복수의 핀(220)과 치합되어 베이스 플레이트(100) 및 상부 플레이트(200) 간의 적층 얼라인을 위한 구조로서 기능하며, 그 깊이는 특정 깊이값으로 제어기(50)에 미리 정의되어 있을 수 있다. 제어기(50)는 문양 데이터의 위치 결정 기준점에 대응하는 문양 음각 패턴(110) 상의 기준점(제1 기준점(ref1)으로 표기한다)으로부터, 문양 데이터의 위치 결정 거리값(d) 및 위치 결정 방위값(θ)만큼 이격된 위치에 복수의 홈(120)을 형성한다.
한편, S200 단계에서 베이스 플레이트(100)의 상단에는 마스크 필름(300)이 고정 배치되어 있을 수 있으며, 이에 따라 마스크 필름(300)에는 문양 데이터에 따른 문양 홀(hole)이 형성될 수 있다. 마스크 필름(300)은 후술할 S400 단계에서 접착제(ADH)가 베이스 플레이트(100)의 표면에 드레싱되지 않고 문양 음각 패턴(110)에만 침투되도록 하는 접착제 마스크로서 기능한다.
S200 단계가 완료된 이후, 작업자에 의해 제2 목재료로 구성되는 상부 플레이트(200)가 선반(10)에 고정 마련된 상태에서, 제어기(50)는 가공구(20)를 통해, 문양 음각 패턴(110)과 요철이 반전되는 구조를 갖는 문양 양각 패턴(210)과, 복수의 홈(120)과 요철이 반전되는 구조를 갖는 복수의 핀(220)을 상부 플레이트(200)에 형성한다(S300)(도 6). 문양 양각 패턴(210)의 형상, 양각 폭 및 양각 높이는 문양 데이터의 형상, 폭 및 높이와 동일하게 형성된다. 또한, 제어기(50)는 문양 데이터의 위치 결정 기준점에 대응하는 문양 양각 패턴(210) 상의 기준점(제2 기준점(ref2)으로 표기한다)으로부터, 문양 데이터의 위치 결정 거리값(d) 및 위치 결정 방위값(θ)만큼 이격된 위치에 복수의 핀(220)을 형성한다. 베이스 플레이트(100)의 복수의 홈(120)과 상부 플레이트(200)의 복수의 홈(120)은 동일한 위치 결정 기준점(ref1, ref2), 위치 결정 거리값(d) 및 위치 결정 방위값(θ)에 따라 형성되기 때문에, 문양 음각 패턴(110) 및 복수의 홈(120) 간의 상대적 위치 관계와 문양 양각 패턴(210) 및 복수의 핀(220) 간의 상대적 위치 관계는 상호 동일하다. 복수의 핀(220)의 직경은 복수의 홈(120)의 직경과 동일한 값을 갖도록 형성된다.
S300 단계 이후, 작업자에 의해 가공구(20)가 지지대(30)로부터 분리되고 접착제(ADH)가 묻은 브러쉬가 지지대(30)에 결합된 후, 문양 홀이 형성된 마스크 필름(300)이 그 상단에 배치된 베이스 플레이트(100)가 선반(10)에 마련되면, 제어기(50)는 브러쉬를 통해 문양 음각 패턴(110)에 접착제(ADH)를 드레싱한다(S400)(도 7). 마스크 필름(300)에 의해 접착제(ADH)가 베이스 플레이트(100)의 표면이 아닌 문양 음각 패턴(110) 내부로만 침투됨으로써, 이하의 S500 단계에서 문양 양각 패턴(210) 이외의 상부 플레이트(200)의 표면이 베이스 플레이트(100)의 표면에 접착되는 것이 방지되고 문양 양각 패턴(210)만이 문양 음각 패턴(110)에 치합되어 접착 결합될 수 있다.
S400 단계 이후, 작업자에 의해 마스크 필름(300)이 베이스 플레이트(100)로부터 제거되고, 복수의 홈(120)과 복수의 핀(220)이 상호 치합되는 구조로 베이스 플레이트(100) 및 상부 플레이트(200)가 적층 결합되어 선반(10)에 마련된다(도 8). 구체적으로, 전술한 것과 같이 문양 음각 패턴(110)의 음각 폭은 소정의 마진값(margin)만큼 문양 양각 패턴(210)의 양각 폭보다 크도록 형성되며, 따라서 문양 양각 패턴(210)이 문양 음각 패턴(110) 내부로 삽입되어 치합될 경우 상기한 마진값으로 인해 각 패턴(110, 210)의 중심이 정확히 일치하지 않게 되어 베이스 플레이트(100)에 대한 상부 플레이트(200)의 상대적인 변위가 야기될 수 있다. 이러한 치합 오차는 복수의 홈(120) 및 복수의 핀(220) 간의 치합 구조에 의해 제거된다. 즉, 앞서 언급한 것과 같이 문양 음각 패턴(110) 및 복수의 홈(120) 간의 상대적 위치 관계와 문양 양각 패턴(210) 및 복수의 핀(220) 간의 상대적 위치 관계는 상호 동일하고, 복수의 홈(120)의 직경과 복수의 핀(220)의 직경은 동일하게 형성되기 때문에, 복수의 홈(120) 및 복수의 핀(220)이 상호 치합될 경우 베이스 플레이트(100) 및 상부 플레이트(200)가 상호 적층된 상태로 고정되어 문양 음각 패턴(110) 및 문양 양각 패턴(210) 간의 치합 오차가 제거될 수 있다. 문양 음각 패턴(110) 및 문양 양각 패턴(210) 간의 접착제(ADH)에 의한 접착 결합을 위해 소정의 접착 대기 시간이 존재할 수 있다.
베이스 플레이트(100) 및 상부 플레이트(200)가 적층 결합되어 선반(10)에 마련된 상태에서, 제어기(50)는 가공구(20)를 통해 베이스 플레이트(100)의 상단 표면의 상부를 절삭 가공하여 문양 양각 패턴(210) 이외의 상부 플레이트(200) 부분을 제거한다(S500)(도 9). 이에 따라, 문양 양각 패턴(210)이 문양 음각 패턴(110)에 삽입된 상태의 베이스 플레이트(100)가 형성된다.
이어서, 제어기(50)는 가공구(20)를 통해 베이스 플레이트(100)의 엣지 영역을 제거한다(S600)(도 10). 이후, 베이스 플레이트(100)의 표면에 대한 연마 및 오일링 과정을 통해 목제품의 제조 공정이 완료된다(S700).
3. 목제품의 변형
목재는 주위 환경의 상대습도(RH: Relative Humidity)에 따라 함수율(MC: Moisture Content)이 달라져 수축 및 팽창의 변형이 발생하며, 목재의 변형율(MOV: Movement)은 방사 방향(Radial Direction)이 결 방향(Longitudinal Direction)보다 더 큰 것으로 알려져 있다. 한편, 본 실시예에서 목제품은 문양 양각 패턴(210)이 문양 음각 패턴(110) 내부로 삽입되어 치합되는 구조를 갖기 때문에, 문양 양각 패턴(210) 및 문양 음각 패턴(110)이 치합되는 부분에서의 수축 및 팽창은 목제품의 변형을 야기하게 된다. 수축의 경우 육안으로 확인될 수 있는 수준에 해당하지 않고 목제품의 크랙(Crack)이 야기되지 않으나, 팽창의 경우 문양 양각 패턴(210) 및 문양 음각 패턴(110)이 치합되는 부분에서의 크랙이 발생하여 목제품의 변형 및 소손을 야기하게 된다.
이러한 목재의 팽창에 의한 크랙을 방지하기 위해, 전술한 S200 단계에서 문양 음각 패턴(110)의 음각 폭은 베이스 플레이트(100) 및 상부 플레이트(200)의 변형율을 토대로 결정되는 마진값만큼 문양 양각 패턴(210)의 양각 폭보다 크도록 형성된다. 구체적으로, S200 단계에서 제어기(50)는 현재 목제품 제조 환경 상의 상대 습도(작업자가 인터페이스 장치를 통해 제어기(50)에 입력하는 방식으로 획득될 수 있다)와, 제조 완료된 목제품이 비치될 대상 공간(예: 사용자의 댁내)의 상대 습도 범위(작업자가 사용자로부터 전달받아 인터페이스 장치를 통해 제어기(50)에 입력하는 방식으로 획득될 수 있다)를 비교하고, 그 상대 습도 비교 결과를 미리 정의된 상대습도 변화율 및 변형율 간 관계 정보에 적용하여 베이스 플레이트(100) 및 상부 플레이트(200)의 변형율을 예측한 후, 예측된 변형율을 토대로 마진값을 결정하여 문양 음각 패턴(110)을 형성한다.
상기한 상대습도 변화율 및 변형율 간 관계 정보는 도 11 및 도 12에 도시된 것과 같이, 특정 목재료를 기준으로, 함수율 변화율을 매개로 하는 '상대습도 변화율 - 함수율 변화율 - 목재료 변형율' 간의 관계 정보에 해당할 수 있다. 베이스 플레이트(100) 및 상부 플레이트(200)가 각각 제1 목재료 및 제2 목재료로 구성되는 본 실시예에서, 상기의 관계 정보는 제1 목재료의 상대습도 변화율 및 방사 방향 변형율 간의 제1 관계 정보(도 11의 ①), 제2 목재료의 상대습도 변화율 및 방사 방향 변형율 간의 제2 관계 정보(도 12의 ②), 제1 목재료의 상대습도 변화율 및 결 방향 변형율 간의 제3 관계 정보(도 11의 ③), 및 제2 목재료의 상대습도 변화율 및 결 방향 변형율 간의 제4 관계 정보(도 12의 ④)를 포함하며, 설계자의 실험적 결과에 기초하여 도 11 및 도 12에 도시된 그래프 데이터 형태로서 제어기(50)에 미리 정의되어 있을 수 있다.
이러한 상대습도 변화율 및 변형율 간 관계 정보를 이용하여 목제품을 제조하는 수평 거치 타입의 목제품과 수직 거치 타입의 목제품으로 구분하여 설명한다.
3-1. 수평 거치 타입의 목제품
앞서 언급한 것과 같이 본 실시예에서 제조 대상이 되는 목제품으로는 도마, 테이블, 수납재와 같이 지면과 평행한 평면에 거치되어 사용되는 수평 거치 타입의 목제품이 적용될 수 있다. 사용자가 직접적으로 터치하여 사용하는 이러한 수평 거치 타입의 목제품의 경우, 사용자의 목제품 사용 편의성을 위해, 문양 양각 패턴(210)의 수평 팽창으로 인한 크랙이 발생하지 않는 범위 내에서, 문양 양각 패턴(210)의 수직 팽창으로 인한 목제품 평면에서의 돌출(즉, 베이스 플레이트(100)의 상단에서 그 높이 방향으로의 돌출)을 최소화시킬 필요가 있다.
문양 양각 패턴(210)의 수직 팽창으로 인한 목제품 평면에서의 돌출을 최소화시키기 위한 구성으로서, 본 실시예는 베이스 플레이트(100) 및 상부 플레이트(200)의 나뭇결 방향을 활용하는 구성을 채용한다.
구체적으로, S200 단계에서 베이스 플레이트(100)의 길이 방향 및 높이 방향이 각각 제1 목재료의 방사 방향(Radial Direction) 및 결 방향(Longitudinal Direction)과 일치하도록 베이스 플레이트(100)가 선반(10)에 배치된 상태에서 문양 음각 패턴(110)이 형성되고, S300 단계에서 상부 플레이트(200)의 길이 방향 및 높이 방향이 각각 제2 목재료의 방사 방향(Radial Direction) 및 결 방향(Longitudinal Direction)과 일치하도록 상부 플레이트(200)가 선반(10)에 배치된 상태에서 문양 양각 패턴(210)이 형성된다(도 13).
즉, 베이스 플레이트(100) 및 상부 플레이트(200)의 각각의 높이 방향이 제1 및 제2 목재료의 결 방향을 갖도록 선반(10)에 배치된 상태에서 문양 음각 패턴(110) 및 문양 양각 패턴(210)이 형성되며, 앞서 언급한 것과 같이 목재의 변형율은 결 방향이 방사 방향보다 작기 때문에, 문양 음각 패턴(110) 및 문양 양각 패턴(210)의 높이 방향(즉, 수직 방향)으로의 팽창이 제한되어 문양 양각 패턴(210)의 수직 팽창으로 인한 목제품 평면에서의 돌출이 최소화될 수 있다.
위 경우, 베이스 플레이트(100) 및 상부 플레이트(200)의 각각의 길이 방향이 제1 및 제2 목재료의 방사 방향을 갖도록 선반(10)에 배치된 상태에서 문양 음각 패턴(110) 및 문양 양각 패턴(210)이 형성되며, 목재의 변형율은 방사 방향이 결 방향보다 크기 때문에, 문양 음각 패턴(110) 및 문양 양각 패턴(210)의 길이 방향(즉, 수평 방향)으로의 팽창을 수용할 수 있을 정도로서 육안으로 확인할 수 없는 정도의 공간이 문양 음각 패턴(110) 및 문양 양각 패턴(210) 사이에 형성될 필요가 있다.
이를 위해, S200 단계에서 제어기(50)는 앞서 언급한 상대 습도 비교 결과를 제1 및 제2 관계 정보에 적용하여 베이스 플레이트(100) 및 상부 플레이트(200)의 길이 방향 변형율을 예측한 후, 예측된 변형율을 토대로 제1 마진값을 결정하여 문양 음각 패턴(110)을 형성한다.
도 14 및 도 15를 참조하여 구체적인 예시로서 설명하면, 현재 목제품 제조 환경 상의 상대 습도가 60%이고, 제조 완료된 목제품이 비치될 대상 공간의 상대 습도 범위가 50% 이상 80% 이하의 범위인 경우를 상정한다. 상대 습도 60%의 환경에서 제조된 목제품이 대상 공간에 비치되면, 대상 공간의 상대 습도가 50% ~ 60% 범위 내에서는 제1 및 제2 목재료의 함수율이 감소하여 목제품의 수축이 발생하고 60% ~ 80%의 범위 내에서는 제1 및 제2 목재료의 함수율이 증가하여 목제품의 팽창이 발생한다. 목제품의 크랙 방지를 위해서는 목제품의 최대 팽창 조건인 상대습도 80%를 기준으로 문양 음각 패턴(110)의 음각 폭을 결정할 필요가 있으며, 따라서 제어기(50)는 제조 환경 상대 습도 60%와 대상 공간 상대 습도 범위의 상한치 80% 간의 차이값을 구하고, 그 차이값인 20%에 해당하는 제1 목재료의 방사 방향 변형율(도 14)(α = 제조 환경 상대 습도에 대응되는 변형율 5.2% - 대상 공간 상대 습도 범위 상한치에 대응되는 변형율 4% = 1.2%) 및 제2 목재료의 방사 방향 변형율(도 15)(β 제조 환경 상대 습도에 대응되는 변형율 4.9% - 대상 공간 상대 습도 범위 상한치에 대응되는 변형율 3.8% = 1.1%)을 제1 및 제2 관계 정보로부터 추출한 후, 추출된 각 변형율을 베이스 플레이트(100) 및 상부 플레이트(200)의 각 길이 방향 변형율로 하여 문양 음각 패턴(110)의 음각 폭 및 문양 양각 패턴(210)의 양각 폭에 적용하는 방식으로 제1 마진값(2*A)을 결정한다(도 13)(A = (α*B + β*C)/2). 이에 따라, 제어기(50)는 문양 음각 패턴(110)의 음각 폭이 문양 양각 패턴(210)의 양각 폭보다 제1 마진값만큼 더 큰 값을 갖도록 문양 음각 패턴(110)을 형성한다.
3-2. 수직 거치 타입의 목제품
앞서 언급한 것과 같이 본 실시예에서 제조 대상이 되는 목제품으로는 벽과 같이 지면과 수직인 평면에 거치되어 사용되는 인테리어 장식재와 같은 수직 거치 타입의 목제품이 적용될 수 있다. 사용자의 직접적인 터치 없이 장식을 위해 제조되는 이러한 수직 거치 타입의 목제품의 경우에는 문양 양각 패턴(210)의 수직 팽창으로 인한 목제품 평면에서의 돌출보다는 문양 양각 패턴(210)의 수평 팽창으로 인한 크랙 방지가 우선시될 필요가 있다.
문양 양각 패턴(210)의 수평 팽창으로 인한 크랙 방지를 위해 베이스 플레이트(100) 및 상부 플레이트(200)의 나뭇결 방향을 활용하는 구성을 채용하며, 구체적으로, S200 단계에서 베이스 플레이트(100)의 길이 방향 및 높이 방향이 각각 제1 목재료의 결 방향(Longitudinal Direction) 및 방사 방향(Radial Direction)과 일치하도록 베이스 플레이트(100)가 선반(10)에 배치된 상태에서 문양 음각 패턴(110)이 형성되고, S300 단계에서 상부 플레이트(200)의 길이 방향 및 높이 방향이 각각 제2 목재료의 결 방향(Longitudinal Direction) 및 방사 방향(Radial Direction)과 일치하도록 상부 플레이트(200)가 선반(10)에 배치된 상태에서 문양 양각 패턴(210)이 형성된다(도 16).
즉, 베이스 플레이트(100) 및 상부 플레이트(200)의 각각의 길이 방향이 제1 및 제2 목재료의 결 방향을 갖도록 선반(10)에 배치된 상태에서 문양 음각 패턴(110) 및 문양 양각 패턴(210)이 형성되며, 앞서 언급한 것과 같이 목재의 변형율은 결 방향이 방사 방향보다 작기 때문에, 문양 음각 패턴(110) 및 문양 양각 패턴(210)의 길이 방향(즉, 수평 방향)으로의 팽창이 제한되어 문양 양각 패턴(210)의 수평 팽창으로 인한 크랙이 최소화될 수 있다.
다만, 문양 음각 패턴(110) 및 문양 양각 패턴(210)의 길이 방향을 제1 및 제2 목재료의 결 방향으로 설계한 경우라도 그 수평 팽창이 완전하게 제거되지는 않으며, 따라서 문양 음각 패턴(110) 및 문양 양각 패턴(210)의 길이 방향(즉, 수평 방향)으로의 팽창을 수용할 수 있을 정도로서 육안으로 확인할 수 없는 정도의 공간이 문양 음각 패턴(110) 및 문양 양각 패턴(210) 사이에 형성될 필요가 있다.
이를 위해, S200 단계에서 제어기(50)는 앞서 언급한 상대 습도 비교 결과를 제3 및 제4 관계 정보에 적용하여 베이스 플레이트(100) 및 상부 플레이트(200)의 길이 방향 변형율을 예측한 후, 예측된 변형율을 토대로 제2 마진값을 결정하여 문양 음각 패턴(110)을 형성한다.
도 17 및 도 18을 참조하여 구체적인 예시로서 설명하면, 현재 목제품 제조 환경 상의 상대 습도가 60%이고, 제조 완료된 목제품이 비치될 대상 공간의 상대 습도 범위가 50% 이상 80% 이하의 범위인 경우를 상정한다. 상대 습도 60%의 환경에서 제조된 목제품이 대상 공간에 비치되면, 대상 공간의 상대 습도가 50% ~ 60% 범위 내에서는 제1 및 제2 목재료의 함수율이 감소하여 목제품의 수축이 발생하고 60% ~ 80%의 범위 내에서는 제1 및 제2 목재료의 함수율이 증가하여 목제품의 팽창이 발생한다. 목제품의 크랙 방지를 위해서는 목제품의 최대 팽창 조건인 상대습도 80%를 기준으로 문양 음각 패턴(110)의 음각 폭을 결정할 필요가 있으며, 따라서 제어기(50)는 제조 환경 상대 습도 60%와 대상 공간 상대 습도 범위의 상한치 80% 간의 차이값을 구하고, 그 차이값인 20%에 해당하는 제1 목재료의 결 방향 변형율(도 17)(γ= 제조 환경 상대 습도에 대응되는 변형율 2.2% - 대상 공간 상대 습도 범위 상한치에 대응되는 변형율 1.7% = 0.5%) 및 제2 목재료의 결 방향 변형율(도 18)(ω= 제조 환경 상대 습도에 대응되는 변형율 1.5% - 대상 공간 상대 습도 범위 상한치에 대응되는 변형율 1.2% = 0.3%)을 제3 및 제4 관계 정보로부터 추출한 후, 추출된 각 변형율을 베이스 플레이트(100) 및 상부 플레이트(200)의 각 길이 방향 변형율로 하여 문양 음각 패턴(110)의 음각 폭 및 문양 양각 패턴(210)의 양각 폭에 적용하는 방식으로 제2 마진값(2*D)을 결정한다(도 16)(D = (γ*E + ω*F)/2). 이에 따라, 제어기(50)는 문양 음각 패턴(110)의 음각 폭이 문양 양각 패턴(210)의 양각 폭보다 제2 마진값만큼 더 큰 값을 갖도록 문양 음각 패턴(110)을 형성한다. 목재의 변형율은 방사 방향이 결 방향보다 크기 때문에 앞서 언급한 제1 마진값은 제2 마진값보다 큰 값을 갖는다.
이와 같이 본 실시예는 이종 재질로 구성되는 베이스 플레이트 및 상부 플레이트에 소정의 문양이 반영된 음각 패턴 및 양각 패턴을 각각 형성시키고 상호 적층 치합시킨 후 양각 패턴 이외의 상부 플레이트 부분을 절삭 가공하여 제거하는 방식으로 목제품을 제조함으로써, 목재 천연의 무늬, 색감 및 질감을 확보하는 범위 내에서 사용자의 니즈에 커스터마이징된 문양을 목재 표면에 부가하여 목제품의 장식 효과를 향상시킬 수 있으며, 목제품 제조 환경적 조건과 목제품이 비치될 대상 공간의 환경적 조건을 고려하여 결정되는 특정 값만큼 음각 패턴의 음각 폭에 마진을 두는 제조 방식을 채용함으로써 제조 완료된 목제품의 크랙(Crack) 등으로 인한 변형을 최소화시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: CNC 가공 장치
10: 선반
20: 가공구
30: 지지대
40: 액추에이터
41, 42: 제1 이동부, 제2 이동부
50: 제어기
100: 베이스 플레이트
110: 문양 음각 패턴
120: 복수의 홈
200: 상부 플레이트
210: 문양 양각 패턴
220: 복수의 핀
300: 마스크 필름
ADH: 접착제

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 선반, 가공구 및 제어기를 포함하는 CNC 가공 장치를 통해 목제품을 제조하는 목제품 제조 방법으로서, 상기 제어기가,
    상기 선반에 제1 목재료로 구성되는 베이스 플레이트가 마련된 상태에서, 상기 가공구를 통해, 미리 설정된 상기 베이스 플레이트의 액티브 영역 및 엣지 영역에 각각 사전 입력된 문양 데이터에 따른 문양 음각 패턴 및 복수의 홈을 형성하는 제1 형성 단계;
    상기 선반에 상기 제1 목재료와 이수종인 제2 목재료로 구성되는 상부 플레이트가 마련된 상태에서, 상기 가공구를 통해, 상기 상부 플레이트에 상기 문양 음각 패턴 및 상기 복수의 홈과 요철이 반전되는 구조를 각각 갖는 문양 양각 패턴 및 복수의 핀을 형성하는 제2 형성 단계;
    상기 복수의 홈과 상기 복수의 핀이 상호 치합되는 구조로 상기 베이스 플레이트 및 상기 상부 플레이트가 적층 결합되어 상기 선반에 마련된 상태에서, 상기 가공구를 통해 상기 베이스 플레이트의 상단 표면의 상부를 절삭 가공하여 상기 문양 양각 패턴 이외의 상기 상부 플레이트 부분을 제거하는 제1 제거 단계; 및
    상기 가공구를 통해 상기 베이스 플레이트의 엣지 영역을 제거하는 제2 제거 단계;를 포함하고,
    상기 문양 음각 패턴의 음각 폭은 상기 베이스 플레이트 및 상기 상부 플레이트의 변형율을 토대로 결정되는 마진값만큼 상기 문양 양각 패턴의 양각 폭보다 크며,
    상기 문양 데이터에는 위치 결정 기준점과, 상기 위치 결정 기준점으로부터의 위치 결정 거리값 및 위치 결정 방위값이 반영되어 있고,
    상기 제1 형성 단계에서, 상기 제어기는, 상기 문양 데이터의 위치 결정 기준점에 대응하는 문양 음각 패턴 상의 제1 기준점으로부터, 상기 문양 데이터의 위치 결정 거리값 및 위치 결정 방위값만큼 이격된 위치에 상기 복수의 홈을 형성하고,
    상기 제2 형성 단계에서, 상기 제어기는, 상기 문양 데이터의 위치 결정 기준점에 대응하는 상기 문양 양각 패턴 상의 제2 기준점으로부터, 상기 문양 데이터의 위치 결정 거리값 및 위치 결정 방위값만큼 이격된 위치에 상기 복수의 핀을 형성하고,
    상기 문양 음각 패턴 및 상기 복수의 홈 간의 상대적 위치 관계와 상기 문양 양각 패턴 및 상기 복수의 핀 간의 상대적 위치 관계는 상호 동일하고, 상기 복수의 홈의 직경과 상기 복수의 핀의 직경은 동일한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 목제품 제조 방법.
  3. 선반, 가공구 및 제어기를 포함하는 CNC 가공 장치를 통해 목제품을 제조하는 목제품 제조 방법으로서, 상기 제어기가,
    상기 선반에 제1 목재료로 구성되는 베이스 플레이트가 마련된 상태에서, 상기 가공구를 통해, 미리 설정된 상기 베이스 플레이트의 액티브 영역 및 엣지 영역에 각각 사전 입력된 문양 데이터에 따른 문양 음각 패턴 및 복수의 홈을 형성하는 제1 형성 단계;
    상기 선반에 상기 제1 목재료와 이수종인 제2 목재료로 구성되는 상부 플레이트가 마련된 상태에서, 상기 가공구를 통해, 상기 상부 플레이트에 상기 문양 음각 패턴 및 상기 복수의 홈과 요철이 반전되는 구조를 각각 갖는 문양 양각 패턴 및 복수의 핀을 형성하는 제2 형성 단계;
    상기 복수의 홈과 상기 복수의 핀이 상호 치합되는 구조로 상기 베이스 플레이트 및 상기 상부 플레이트가 적층 결합되어 상기 선반에 마련된 상태에서, 상기 가공구를 통해 상기 베이스 플레이트의 상단 표면의 상부를 절삭 가공하여 상기 문양 양각 패턴 이외의 상기 상부 플레이트 부분을 제거하는 제1 제거 단계; 및
    상기 가공구를 통해 상기 베이스 플레이트의 엣지 영역을 제거하는 제2 제거 단계;를 포함하고,
    상기 문양 음각 패턴의 음각 폭은 상기 베이스 플레이트 및 상기 상부 플레이트의 변형율을 토대로 결정되는 마진값만큼 상기 문양 양각 패턴의 양각 폭보다 크며,
    상기 제1 형성 단계에서, 상기 제어기는, 현재 목제품 제조 환경 상의 상대 습도와, 제조 완료된 목제품이 비치될 대상 공간의 상대 습도 범위를 비교하고, 그 상대 습도 비교 결과를 미리 정의된 상대습도 변화율 및 변형율 간 관계 정보에 적용하여 상기 베이스 플레이트 및 상기 상부 플레이트의 변형율을 예측한 후, 상기 예측된 변형율을 토대로 상기 마진값을 결정하여 상기 문양 음각 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 목제품 제조 방법.
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