KR20030030706A

KR20030030706A - 단일의 곡형 목재를 성형하기 위한 목재 밴딩 방법 및설비와 그 설비에 사용되는 목재 밴딩 성형 장치

Info

Publication number: KR20030030706A
Application number: KR1020010062978A
Authority: KR
Inventors: 윤치선
Original assignee: 주식회사 선목가구
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2003-04-18

Abstract

가구에 사용되는 곡형 목재를 성형함에 있어서, 단일의 목재를 가지고 곡형 목재를 성형하기 위한 목재 밴딩 방법 및 설비와 그 설비에 사용되는 밴딩 성형 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 태양에 따른 단일의 소재 목재를 소정의 곡형으로 밴딩 성형하기 위한 목재 밴딩 성형 장치는, 소재 목재를 올려놓고 밴딩 가공하는 작업대와, 얻고자 하는 목재의 곡형에 대응하는 형상으로 사전 제작된 고정 형틀과, 고정 형틀의 형상과 대응하는 가동 형틀과, 가동 형틀을 고정 형틀의 중앙부 쪽으로 가압, 이동시키는 제1 가압 실린더와, 가동 형틀의 좌측 배면에 접하는 가압 블록을 고정 형틀의 좌측을 향해 가압, 이동시키는 제2 가압 실린더와, 가동 형틀의 우측 배면에 접하는 가압 블록을 고정 형틀의 우측을 향해 가압, 이동시키는 제3 가압 실린더와, 소재 목재의 전 길이를 감싸는 길이로 형성되며 고정 형틀과 가동 형틀 사이에 이동 가능하게 배치된 강철 스트립을 포함한다.

Description

단일의 곡형 목재를 성형하기 위한 목재 밴딩 방법 및 설비와 그 설비에 사용되는 목재 밴딩 성형 장치{Method and Equipment for Bending Wood to Form Unitary Curved Wood and Apparatus for Bending Wood for Use in the Equipment}

본 발명은 단일의 목재로 곡형 목재를 성형하기 위한 목재 밴딩 방법 및 설비와 그 설비에 사용되는 목재 밴딩 성형 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 가구에 사용되는 곡형 목재를 성형함에 있어서, 목재를 여러 개로 분할하여 그 각각을 곡형으로 성형하고 그 각각을 결합시켜 하나의 곡형 목재로 제조하는 방법 대신에, 단일의 목재를 가지고 곡형 목재를 성형하기 위한 목재 밴딩 방법 및 설비와 그 설비에 사용되는 목재 밴딩 성형 장치에 관한 것이다.

목재 가구를 제조함에 있어서는 소재로 사용되는 목재를 곡형으로 가공해야 하는 경우가 많다. 그러나, 목재 고유의 특성으로 인해 단일의 목재를 가지고 곡형으로 성형하는 데에는 한계가 있고, 이에 따라 종래에는 목재를 여러 부분으로 분할하여 그 분할된 각각의 목재를 최종 곡형의 일부 형상에 맞도록 가공하여서 가공된 각 부분을 장부 결합, 접착 결합 등의 방식으로 결합 또는 집성시킴으로써 원하는 최종 형상의 곡형 목재를 얻는 방식을 취하여 왔다. 이러한 종래의 결합 또는 집성 방식에서는 최종 곡형 소재를 얻기 위해 여러 공정을 거쳐야 하므로 노동력이 많이 소요될 뿐만 아니라 목재 원자재의 소비가 많아 생산성이 낮은 문제점이 있었고, 더욱이 최종 곡형 목재의 마무리 처리가 완벽하지 않아 그 곡형 목재를 사용하는 가구의 품질이 떨어지는 문제점이 있었다.

나무를 여러 부분으로 절단하지 않고 굽힘 가공하는 방법의 일 예가 대한민국 특허 공개 제94-21207호(1994. 10. 17. 공개)에 제안되어 있다. 상기 공개 특허의 발명에서는 지팡이 등의 손잡이 부분을 곡형으로 성형하기 위해 곡형의 손잡이 부분에 해당하는 나무 봉의 부분을 얇은 평판상으로 형성하고 그 평판들 사이에 접착제를 도포하여 접착제가 경화되기 전에 원하는 형상으로 굽힌 후에 고정 및 경화시켜서 소정의 곡형 형상을 얻는 방법에 대하여 개시하고 있다. 이 공개 특허의 발명은 곡형으로 성형할 부분을 우선 절단 가공하는 예비 과정과 접착제로 접착하는 과정을 거쳐야 하는 단점이 있으며, 최종 가공물의 품질을 유지하기 위해서는 마무리 가공에 각별히 신경을 써야하는 단점이 있다.

또한, 고무나무를 가지고 굽힘목을 제조하는 방법이 대한민국 특허 공개 제86-938호(1986. 2. 20. 공개)에 제안되어 있다. 이는 고무나무를 가열, 가압하고 굴곡 목형틀에서 굽힌 후에 건조하여 적절한 색으로 착색시킴으로써 마치 오크, 티크재인 것처럼 가공하는 방법에 대하여 개시하고 있다. 이 공개 특허의 발명은 고무나무를 소재목으로 하여 굽힘 가공한 후에 이를 고무나무가 아닌 오크 및 티크재인 것처럼 가공하는 방법으로서, 원하는 소정의 원목을 가지고 굽힘 가공하는 것이 아니므로 소정의 원목 고유의 천연 재질 및 무늬를 유지해야하는 고급품 가구 제조용 곡형 목재의 성형에는 부적절하다.

이와 같이 목재를 곡형 목재로 성형하기 위한 여러 가지 기술이 개시 및 사용되고 있으나, 제작하고자 하는 가구에 사용되는 소재목과 동일한 단일의 목재를 가지고 소정의 곡형으로 성형하기 위한 방법은 아직 개시된 바가 없다. 그 이유로는, 목재는 그 고유의 물리적 특성으로 인해 굽힘 성형하는 데 있어 한계를 가지는데, 이러한 한계를 극복할 수 있는 기술의 개발이 아직 미흡하기 때문인 것으로 보인다. 다만 앞에서 설명한 바와 같이, 소재목을 여러 부분으로 절단하여 그 각각을 소정의 최종 곡형의 일부 형상에 맞도록 가공하여서 가공된 각 부분을 결합 또는 집성시키는 방법은 사용되고 있으나, 이는 최종 곡형 목재를 얻는 데까지 가공 공정이 복잡하고, 품질이 좋지 않은 점 등의 문제점이 있음은 주지이다.

본 발명자는 이와 같은 목재의 곡형 성형과 관련된 종래의 문제점을 해결하고자 목재의 조직도 금속 조직의 처리와 같은 방식을 취하면 소정의 가공성을 얻을 수 있다는 점을 착안했다. 즉, 목재를 수직 방향의 결을 따라 제재하고 이를 소정의 수분 함량 수준으로 건조시킨 후에 목재의 결 방향과 평행한 방향으로 소정의 압하량까지 압축시키면 일단 소재 목재의 조직이 치밀해지고 이와 같이 조직이 치밀해진 소재목을 재차 스팀으로 가열하면 치밀해진 목재 조직이 연화되어 굽힘 가공을 용이하게 할 수 있다는 점을 착안했고, 이를 여러 종류의 목재, 특히 오크, 너도 밤나무, 단풍 나무 등에 대해서 상기 건조 수준, 압하량, 및 스팀 가열 시간 등을 조작하면서 처리하여 굽힘 가공한 결과 단일의 소재목을 가지고 소정의 굽힘 가공을 원활하게 할 수 있었으며 궁극적으로 원하는 곡형 목재를 얻게 됨으로써 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 원하는 단일의 소재목을 가지고 곡형 가공을 할 수 없었던 종래의 문제점을 해결하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은 가구에 사용되는 소재목과 동일한 단일의 소재목을 가지고 소정의 곡형으로 성형하는 목재 밴딩 방법 및 설비를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 목재 밴딩 설비에 사용되는 것으로 소정의 곡형을 용이하게 성형할 수 있는 목재 밴딩 성형 장치를 제공하기 위한 것이다.

도1은 본 발명에 따른 목재 밴딩 설비를 도시하는 개략 선도.

도2는 본 발명에 따른 목재 밴딩 방법을 도시하는 블록 선도.

도3은 본 발명에 따른 목재 밴딩 성형 장치의 사시도.

도4는 본 발명에 따른 목재 밴딩 성형 장치의 평면도.

도5는 목재 밴딩 성형 장치의 가동 형틀의 일 실시예를 도시하는 평면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 제재기 2: 전처리 건조실

3: 압축기 4: 스팀 가열실

5: 밴딩 성형 장치 6: 냉침욕

7: 후처리 건조실

51: 작업대 52: 고정 형틀

52a: 체결 볼트 53: 강철 스트립

54, 56, 57: 가압 실린더 55: 가동 형틀

55A: 탄성 고정 부재 55H: 경첩

55C: 중앙 형틀 부재 55L: 좌측 형틀 부재

55R: 우측 형틀 부재 55S: 안착부

56A, 57A: 가압 블록 W: 소재 목재

L: 레버 SW: 푸트 스위치

본 발명의 일 태양에 따르면, 소재 목재를 나무결 방향으로 제재하는 소재 목재 제재기와, 제재기를 거쳐 나온 소재 목재를 소정의 수분 함량으로 건조시키는 전처리 건조실과, 전처리 건조실에서 배출된 소재 목재를 나무결의 방향과 평행한 방향으로 일정한 압하량으로 압축하는 압축기와, 압축기에서 배출된 소재 목재를 소정의 시간 동안 스팀으로 가열하는 스팀 가열실과, 스팀 가열실에서 배출된 소재 목재를 소정의 곡형 형상으로 굽힘 가공하는 밴딩 성형 장치와, 밴딩 성형 장치에서 소정의 곡형 형상으로 성형된 소재 목재의 형상이 유지될 수 있도록 임의의 고정 수단으로 고정시킨 후에 소재 목재의 결이 건조되는 과정에서 터지지 않도록 수냉식으로 냉각시키는 냉침욕과, 냉침욕을 거쳐 나온 소재 목재를 건조시키는 후처리 건조실을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일의 목재 밴딩 설비가 제공된다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 소재 목재를 선별하여 나무결 방향으로 제재하는 단계와, 제재된 소재 목재를 13 내지 20%의 수분 함량이 될 때까지 건조시키는 예비 건조 단계와, 예비 건조된 소재 목재에 대해서 나무결의 방향과 평행한 방향으로 10 내지 30%의 압하량으로 압축하는 단계와, 압축된 소재 목재를 소정의 시간 동안 스팀으로 가열하는 스팀 가열 단계와, 스팀 가열된 소재 목재를 소정의 곡형 형상으로 굽힘 가공하는 밴딩 성형 단계와, 곡형으로 굽혀진 소재 목재의 형상의 그대로 유지될 수 있도록 임의의 고정 수단으로 고정시킨 후에 소재 목재의 결이 건조되는 과정에서 터지지 않도록 냉침욕 속에 침지시키는 냉침 단계와, 소재 목재를 냉침욕에서 꺼낸 후에 일정 시간 동안 완전 건조시키는 최종 건조 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 목재 밴딩 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 단일의 소재 목재를 소정의 곡형으로 밴딩 성형하기 위한 목재 밴딩 성형 장치에 있어서, 소재 목재를 올려놓고 밴딩 가공하는 작업대와, 얻고자 하는 목재의 곡형에 대응하는 형상으로 사전 제작되어 작업대의 한쪽에 고정되는 고정 형틀과, 상기 고정 형틀의 형상과 대응하게 제작된 가동 형틀과, 상기 가동 형틀이 작동 로드의 단부에 고정되고 이 가동 형틀을 상기 고정 형틀의 중앙부 쪽으로 가압, 이동시키는 제1 가압 실린더와, 상기 가동 형틀의 좌측 배면에 접하는 가압 블록이 작동 로드의 단부에 고정되고 이 가압 블록을 고정 형틀의 좌측을 향해 가압, 이동시키는 제2 가압 실린더와, 상기 가동 형틀의 우측 배면에 접하는 가압 블록이 작동 로드의 단부에 고정되고 이 가압 블록을 고정 형틀의 우측을 향해 가압, 이동시키는 제3 가압 실린더와, 소재 목재의 전 길이를 감싸는 길이로 형성되며 상기 고정 형틀과 상기 가동 형틀 사이에 이동 가능하게 배치된 강철 스트립을 포함하고, 소재 목재의 길이 방향 일면이 상기 고정 형틀에 접하고 타면이 상기 강철 스트립과 접하도록 소재 목재가 작업대 위에 배치된 후에 상기 제1, 제2, 및 제3 가압 실린더가 강철 스트립과 소재 목재를 함께 고정 형틀을 향해 가압함으로써 소정의 곡형 목재가 성형되는 것을 특징으로 하는 목재 밴딩 장치가 제공된다.

상기 제1 가압 실린더의 작동 로드의 단부에 고정된 가동 형틀의 고정 형틀을 향한 면의 형상은 고정 형틀의 형상에 대응하도록 형성된다. 상기 가동 형틀은 중앙 형틀 부재, 좌측 형틀 부재, 및 우측 형틀 부재의 3부분으로 나누어지고, 상기 좌측 및 우측 형틀 부재는 각각 중앙 형틀 부재의 좌우 측면 각각에 가요성을 갖는 탄성 고정 부재로 체결될 수 있다. 이에 따르면, 제1 가압 실린더의 가압, 이동이 먼저 행해지도록 함으로써 소재 목재의 중앙 부분이 중앙 형틀 부재에 의해 고정 형틀에 대해 우선 예비 고정되게 할 수 있고, 이어서 제2 및 제3 가압 실린더를 좌측 형틀 부재 및 우측 형틀 부재 각각을 향해 가압, 이동시킴으로써 소재 목재의 양쪽 부분이 좌측 형틀 부재 및 우측 형틀 부재에 의해 고정 형틀의 양쪽 부분에 대해서 가압된다. 이에 따라, 소재 목재에 대한 급격한 굽힘력의 작용이 배제되므로 소재 목재의 곡형 밴딩 작업을 용이하고 높은 수율로 수행할 수 있게 된다.

또한, 제2 및 제3 가압 실린더의 작동 로드의 단부에 고정되는 가압 블록의 가동 형틀의 배면을 향한 면은 가동 형틀의 배면에 일치하지 않고 테이퍼지게 형성된다. 이에 따르면, 제2 및 제3 가압 실린더의 가압, 이동에 따라 우선 가동 형틀의 양 끝단이 가압되기 시작하고, 이어서 가압 블록에 의해 가압되는 면은 양 끝단으로부터 중앙 형틀 부재 쪽을 향해 확대된다. 따라서, 소재 목재의 밴딩 작업이 서서히 이루어지게 되므로, 밴딩 작업 중 급격한 굽힘력의 작용에 의한 소재 목재의 파단은 발생하지 않는다. 결국, 소재 목재의 굽힘 성형은 제2 및 제3 가압 실린더에 고정된 가압 블록의 전면이 좌측 및 우측 형틀 부재의 배면에 완전히 접하게 될 때까지 가압, 이동시키게 되면 일차적으로 완료되고, 중앙 형틀 부재, 좌측 형틀 부재, 및 우측 형틀 부재를 포함한 가동 형틀 부재의 내면이 강철 스트립과 소재 목재를 개재하면서 고정 형틀의 외면과 일치하게 된 상태에서 상기 제1, 제2, 및 제3 가압 실린더를 동시에 소정의 시간 동안 가압 작동시키게 되면 소정 형상의 곡형 목재가 성형된다.

이하에서는 도면을 참고하여 본 발명의 양호한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

우선, 도1 및 도2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 목재 밴딩 설비 및 그에 수반되는 처리 방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 따라, 본 실시예에서는 오크, 너도 밤나무, 단풍나무 등과 같이 나무결이 고운 원목을 가지고 부분 절단 등을 하지 않은 채로 소재 목재를 소정의 곡형으로 성형한다. 이를 위해 우선 소재 목재를 주의 깊게 선별하는데, 곧게 자란 나무가 소재 목재로서 바람직하다(S1, 도2 참조). 결론부터 말해, 본 발명의 실시예에서는 상기 오크, 너도 밤나무, 단풍 나무가 특히 굽힘 성형에 용이하였고 최종 품질면에서도 우수했는데, 자작나무, 고무나무, 티크는 상기 소재 목재에 비해 굽힘 성형 후의 품질이 다소 떨어지는 경향을 보였다.

곧게 자란 나무를 선택한 후에는 제재기(1)에서 소재 목재의 길이 방향으로 나무결이 형성되도록 소재 목재를 제재한다(S2). 길이 방향을 따라 나무결이 형성되도록 소재 목재를 제재하면, 목재의 길이에 대한 법선 방향으로 굽힘력을 가한다 해도 쉽게 파단되지 않기 때문이다.

나무결을 따라 제재하여 얻어진 소재 목재는 전처리 건조실(2)로 이송되고 그 안에서 소재 목재 각각의 수분 함량이 13% 내지 20%에 이르도록 공기 건조 방식으로 건조된다(S3). 공기 건조시의 수분 함량이 너무 작아서 13% 미만이 되면 굽힘 가공시 소재 목재가 쉽게 파단되거나 부서지며, 수분 함량이 20%를 상회하면 굽힘 가공시 소재 목재의 표피가 쉽게 터지는 경우를 경험하게 되며 설령 이를 소정의 곡형으로 굽힘 성형한다 해도 건조 과정 중에 성형된 곡형 상태를 유지하지 못하게 된다.

이와 같이 예비 건조된 소재 목재는 목재 조직을 치밀하게 하기 위해 압축기(3)로 이송되는데, 압축기(3)로 이송하기 전에 상기 소재 목재를 스팀 가열실(4)에서 미리 한번 스팀으로 가열함으로써 압축 시에 소재 목재의 조직이 파열되어 균열이 발생하는 것을 방지할 수도 있다. 압축기(3)로 이송된 소재 목재는 압축기(3)의 베드 위에 횡방향으로 길게 놓여지고, 소재 목재의 좌우 단부면이 좌우에서 가해지는 길이 방향의 압축력을 받게 되는데, 소재 목재의 길이 방향으로 약 10 내지 30%의 압하량으로 압축하는 것이 좋다(S4). 이와 같이 압축을 하게 되면 소재 목재의 길이는 압축 비율에 따라 달라지지만 일반적으로 3 내지 10% 짧아진다. 소재 목재를 길이 방향으로 압축하는 이유는, 앞에서도 언급한 바 있지만, 소재 목재의 길이 방향 조직이 치밀해져서 차후 굽힘 성형시의 길이 방향에 대한 법선 방향으로의 굽힘력을 견디면서 굽힘 가공될 수 있기 때문이다.

압축기(3)에서 압축된 소재 목재는 스팀 가열실(4)로 이송되어 스팀으로 가열된다(S5). 본 실시예에서 스팀 가열실(4)의 분위기 온도는 약 100℃를 유지하고, 내부 압력은 약 2Kgf/cm²를 유지한다. 스팀 가열실(4) 내에서의 가열 시간은 소재 목재의 두께를 기준으로 했을 때 두께 25mm 당 45분 정도 하는 것이 바람직하다. 압축기(3)에서 압축한 후 굽힘 성형하기 전에 스팀 가열실(4)에서 가열하는 이유는, 소재 목재에 연성을 부여하기 위한 것이다. 스팀 가열실(4)에서 소정의 수준으로까지 스팀 가열된 소재 목재를 꺼낸 직후에 이를 목재 밴딩 성형 장치(5)에서 원하는 곡형으로 성형한다(S6). 밴딩 성형 장치(5) 및 그에 의한 목재 밴딩 성형 공정에 대해서는 뒤에서 자세히 설명한다.

밴딩 성형 장치(5)에서 원하는 곡형으로 성형된 곡형 목재는 일례로 철사와 같은 임의의 형상 고정 수단으로 고정시키고, 이를 바로 바로 냉침욕(6)에 침지시킨다. 냉침욕(6)에서는 곡형 목재를 수냉식으로 냉각시킨다(S7). 냉침욕(6) 속의 물의 온도는 상온 이하를 유지할 수 있도록 한다. 한편, 냉침욕(6)에서 곡형 성형 목재를 수냉식으로 냉각시키는 시간은 곡형 성형 목재의 표면 온도가 대략 상온에 이르는 수준까지 지속시킨다. 냉침욕(6)에서 곡형 성형 목재를 수냉식으로 냉각시키는 이유는, 스팀 가열실(4)을 바로 빠져나와 밴딩 성형 장치(5)에서 곡형으로 성형된 곡형 성형 목재가 건조되는 과정에서 나무결이 터지지 않도록 하기 위한 것이다. 만약, 곡형 성형 목재를 성형 후 바로 건조실에서 건조시키게 되면 목재의 결이 터지는 것을 경험하게 된다.

냉침욕(6)에서 상온 수준으로까지 냉각된 곡형 성형 목재는 이어서 후처리 건조실(7)로 이송되어 자연 건조 방식으로 건조된다(S8). 여기서, 곡형 성형 목재를 햇빛과 비를 피하면서 자연 건조 방식으로 건조시킬 수 있는 야적 공간을 마련할 수만 있다면 별도의 후처리 건조실(7)은 필요하지 않을 수도 있다. 후처리 건조실(7)에서 자연 건조시키는 시간은 대략 15일 정도 소요된다. 이와 같이 자연 건조를 하게 되면 원목의 나무결과 동일한 미려한 결이 발현된다. 물론, 장시간이 소요되는 자연 건조 방식을 취하는 대신에, 곡형 성형 목재의 나무결을 미려하게 유지할 수 있는 임의의 강제 건조 방식을 취할 수도 있음은 당업자라면 충분히 이해할 수 있다.

이와 같이 소정의 곡형으로 성형 및 건조된 곡형 목재는 일반 목재와 같은 방법으로 여러 가지 추가 가공을 하여 원하는 가구의 부재로서 사용할 수 있게 된다.

이하에서는, 도3 내지 도5를 참고하여 단일 목재의 밴딩 성형 장치에 대하여 설명한다.

우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 목재의 밴딩 성형 장치(5)에 있어서 소재 목재의 굽힘 성형 가공은 작업대(51) 위에서 이루어진다. 작업대(51) 위의 한쪽 모서리 부분에는 고정 형틀(52)이 일례로 체결 볼트(52a)에 의해 고정된다. 고정 형틀(52)의 외주 형상은 성형하려고 하는 곡형 목재의 형상에 일치하도록 제작된다. 즉, U자형의 곡형 목재를 성형하려고 하는 경우에는 이에 대응하여 고정 형틀(52)의 외주 형상을 U자형으로 제조하며, L자형의 곡형 목재를 성형하려고 하는 경우에는 고정 형틀(52)의 외주 형상을 L자형으로 제조한다. 본 실시예에서는 U자형 곡형 목재를 성형하는 것을 기준으로 하였다. 고정 형틀(52)의 재료는 나무 또는 기타 성형이 용이하며 가압력을 견딜 수 있는 것이면 어떠한 재료도 선택될 수 있다.

고정 형틀(52) 외주면에는 소재 목재(W)가 놓이게 되며 소재 목재(W) 바로 뒤에는 소재 목재(W)의 전체 길이부를 덮는 길이로 제조된 강철 스트립(53)이 전후로 이동 가능하게 배치된다. 고정 형틀(52)의 중심선을 기준으로 강철 스트립(53) 후면에는 제1 가압 실린더(54)가 설치된다. 제1 가압 실린더(54)의 작동 로드의 선단에는 가동 형틀(55)이 고정된다. 따라서, 제1 가압 실린더(54)를 고정 형틀(52) 쪽으로 전진 작동시키면 제1 가압 실린더(54)에 고정된 가동 형틀(55)이 강철 스트립(53)에 맞닿으면서 강철 스트립(53) 및 소재 목재(W)를 고정 형틀(52)의 외주면에 대하여 가압하게 된다. 이에 따라, 소재 목재(W)를 굽힘 가공할 때에 강철 스트립(53)이 소재 목재(W)의 후면에 맞닿게 되므로, 목재의 바깥쪽 팽창면이 지나치게 팽창되는 것이 방지되어 목재 표면의 조직이 파열되는 것이 방지된다.

상기 제1 가압 실린더(54)가 배치된 중심선을 기준으로 좌, 우 약 45°선의 위치에는 각각 제2 및 제3 가압 실린더(56, 57)가 설치된다. 상기 제2 및 제3 가압 실린더의 작동 로드의 단부 각각에는 가압 블록(56A, 57A)이 고정된다. 제2 및 제3 가압 실린더(56, 57)를 각각 고정 형틀(52) 쪽으로 전진 작동시키면 그 각각에고정되어 있는 가압 블록(56A, 57A)이 가동 형틀(55)의 좌측 및 우측 형틀 부재(55L, 55R)(이들 부재에 대해서는 이하에서 상세히 설명함)와 맞닿으면서 이들 좌/우측 형틀 부재(55L, 55R)를 고정 형틀(52)의 양쪽 외주면을 향해 가압하게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 상기 제1, 제2, 및 제3 가압 실린더(54, 56, 57)의 온/오프 작동은 하나의 스위치, 예를 들어 푸트 스위치(foot switch)(SW)에 의해 제어되도록 구성되며, 상기 가압 실린더에 의해 소재 목재(W) 및 고정 형틀(52)에 가해지는 가압력은 하나의 회전식 레버(L)에 의해 제어되도록 구성된다. 그러나, 이와 같은 본 실시예에서의 구성은 단지 예시적인 것으로서, 소재 목재(W)의 종류, 치수 등에 따라 가압력 목표치를 사전에 프로그램하여 그에 따라 가압력 제어를 수행할 수 있도록 하는 전자 제어 방식을 취할 수도 있다.

도5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가동 형틀(55)이 상세히 도시되어 있다. 가동 형틀(55)은 중앙 형틀 부재(55C), 좌측 형틀 부재(55L), 우측 형틀 부재(55R)로 구성된다. 중앙 형틀 부재(55C)의 배면은 제1 가압 실린더(54)의 작동 로드의 단부에 고정된다. 중앙 형틀 부재(55C)의 좌측면에는 좌측 형틀 부재(55L)가 가요성을 갖는 탄성 고정 부재(55A)에 의해 중앙 형틀 부재(55L)에 대해 회동 가능하게 고정된다. 이와 마찬가지로, 중앙 형틀 부재(55C)의 우측면에는 우측 형틀 부재(55R)가 가요성을 갖는 탄성 고정 부재(55A)에 의해 중앙 형틀 부재(55L)에 대해 회동 가능하게 고정된다. 중앙 형틀 부재(55C)의 전면은 고정 형틀(52)의 중심 부분의 외부 형상에 대응하는 형상으로 성형되고, 좌측 형틀부재(55L) 및 우측 형틀 부재(55R)의 전면은 각각 고정 형틀(52)의 좌측 및 우측의 외주면에 대응하는 형상으로 성형된다.

중앙 형틀 부재(55C)의 전면의 양쪽 말단부에는, 좌우에 회동 가능하게 고정된 좌/우측 형틀 부재(55L, 55R)가 도5에 도시한 화살표 방향으로 회동하여 고정 형틀(52)의 형상에 대응하게 되었을 때에 가동 형틀(55) 전체의 전면의 형상이 고정 형틀(52)의 전체 외주면 형상과 일치할 수 있도록, 좌/우측 형틀 부재(55L, 55R)의 측면이 맞닿게 되는 안착부(55S)가 형성된다. 구체적으로는, 좌/우측 형틀 부재(55L, 55R)가 제2 및 제3 가압 실린더(56, 57) 각각에 의해 도5에 도시한 화살표 방향으로 가압될 때, 즉 고정 형틀(52)의 좌, 우 양쪽 외주면을 향해 가압될 때에, 좌/우측 형틀 부재(55L, 55R)의 측면부 각각이 상기 안착부(55S)에 맞닿게 되면 가동 형틀(55) 전체의 전면의 형상은 고정 형틀(52)의 전체 외주면 형상과 일치하게 된다.

한편, 좌/우측 형틀 부재(55L, 55R)는 각각 2개의 부분으로 분할하여 그 두 부분을 경첩(55H)으로 연결함으로써, 사용 시에는 펼쳐서 사용하다가 비사용 시에는 접을 수 있도록 하여 가동 형틀(55)의 보관을 용이하게 할 수 있다. 또한, 상기 가압 블록(56A, 57A) 각각의 전면은 좌측 및 우측 형틀 부재(55L, 55R)의 배면의 횡방향 연장선과 평행하지 않고 오히려 그 배면의 횡방향 연장선에 대해 일정한 각도로 테이퍼지게 성형하는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 가압 블록(56A, 57A) 각각이 좌측 및 우측 형틀 부재(55L, 55R)를 각각 초기에 가압할 때에는 양 끝단부터 가압하기 시작하고, 후속해서 좌측 및 우측 형틀 부재(55L, 55R)가 고정형틀(52)의 외주면 형상과 일치하게 되는 상태에서는 좌측 및 우측 형틀 부재(55L, 55R)의 배면 전체를 가압할 수 있게 된다. 따라서, 소재 목재(W)에 대해 초기에는 힘을 서서히 가하다가 최종 곡형 성형 상태에 이르게 되는 시점에서는 곡형으로 성형되는 소재 목재(W) 전체에 대해 균일한 힘을 가할 수 있게 되므로, 소재 목재(W)의 파단이 없이 밴딩 성형이 원활하게 이루어진다.

제2 및 제3 가압 실린더(56, 57)의 설치 위치에 있어서, 제1, 제2, 제3 가압 실린더(54, 56, 57) 모두를 동시에 작동시켰을 때에 제1 가압 실린더의 가동 형틀(55)이 우선적으로 강철 스트립(53)의 배면에 맞닿으면서 소재 목재(W)를 고정 형틀(52)에 대해 가압하고 이에 후속하여서 제2 및 제3 가압 실린더(56, 57)에 고정된 가압 블록(56A, 57A) 각각이 좌측 및 우측 형틀 부재(55L, 55R) 각각을 동시에 가압할 수 있도록, 제2 및 제3 가압 실린더(56, 57)는 고정 형틀(52)을 중심으로 해서 제1 가압 실린더(54)가 설치된 위치보다 멀리 떨어진 위치에 설치하는 것이 바람직하다.

이하에서는 밴딩 성형 장치(5)에서 소재 목재(W)를 굽힘 성형하는 과정에 대해서 설명한다.

앞에서 설명한 바와 같은 방식으로 준비된 소재 목재(W)를 밴딩 성형 장치(5)의 고정 형틀(52)과 강철 스트립(53) 사이에 배치한다. 이어서 제1, 제2, 및 제3 가압 실린더(54, 56, 57)를 작동시키는 푸트 스위치(SW)를 밟아서 켜면 상기 가압 실린더 모두가 작동하기 시작하는데, 이 때 제1 가압 실린더(54)의 가동 형틀(55)이 제일 먼저 강철 스트립(53)과 맞닿으면서 강철 스트립(53) 및 소재 목재(W)를 고정 형틀(52)에 대해 맞닿도록 밀어붙인다. 이에 연속적으로 후속하여 제2 및 제3 가압 실린더의 가압 블록(56A, 57A)이 가동 형틀(55)의 좌우측 배면 즉, 좌측 형틀 부재(55L)의 배면과 우측 형틀 부재(55R)의 배면 각각에 맞닿게 된다. 이어서 제1, 제2, 제3 가압 실린더(54, 56, 57)의 가압력 제어를 위한 레버(L)를 회전시키면서 가압력을 증가시킴에 따라 상기 3개의 가압 실린더의 가압 작동에 의해 가동 형틀(55)이 강철 스트립(53)과 소재 목재(W)를 고정 형틀(52)에 대해 가압한다. 이와 같이 해서 소재 목재(W)가 고정 형틀(52)의 외주면에 완전히 일치하는 굽힘 변형, 일례로 U자형 굽힘 변형이 완료되면, 소재 목재(W)의 양 끝단을 철사 등으로 서로 고정시켜 굽혀진 형상이 유지되도록 한다. 그 후, 가압 실린더들의 가압력을 해제시키고 굽힘 변형된 소재 목재(W)를 취출하여 앞에서 설명한 바와 같은 후속 공정을 거치도록 한다.

여기서 주목할 점은, 앞에서도 언급한 바 있지만, 굽힘 변형시 소재 목재(W)의 팽창되는 면이 지나치게 팽창되면 목재의 표면이 파열되는 현상이 발생하므로 소재 목재(W)의 가동 형틀(55) 쪽의 표면에 강철 스트립(53)이 그 표면 전체를 덮을 수 있도록 배치된다. 이에 의하면, 소재 목재(W)의 팽창면이 지나치게 팽창하는 것이 방지되어 굽힘 변형 시에 소재 목재(W)의 표면이 파열되는 것이 방지된다.

본 발명에 따르면, 가구 등에 소요되는 곡형의 소재 목재를 단일의 목재를 가지고 성형할 수 있으며 우수한 품질의 곡형 소재 목재를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 종래에 있어서 목재를 여러 개로 분할하여 그 각각을 곡형으로 성형하고 그 각각을 결합시켜 하나의 곡형 목재로 제조하는 방법에서의 노동력이 많이 소요되고 목재 원자재의 소비가 많아 생산성이 낮은 문제점이 완전히 극복된다. 또한, 최종 곡형 목재의 마무리 처리가 완벽하지 않아 그 곡형 목재를 사용하는 가구의 품질이 떨어지는 종래의 문제점도 완전히 극복된다.

다시 말해, 본 발명에 따르면, 원하는 소정의 원목을 가지고 바로 곡형으로 가공할 수 있으므로 원목 고유의 천연 재질 및 무늬를 유지할 수 있고, 이에 따라 고급품 가구 제조용 곡형 목재에 대한 수요 및 요구를 충족시킬 수 있다. 또한, 소재 목재(W)의 굽힘 가공 전후에 압축 및 스팀 가열과 냉침 및 자연 건조 과정을 거치므로 최종 성형된 곡형 목재의 결이 미려하게 발현되는 효과를 얻을 수 있고, 사용 중의 강도 또한 탁월한 효과가 있다.

Claims

단일의 목재를 곡형으로 성형하기 위한 목재 밴딩 설비에 있어서,

소재 목재를 나무결 방향으로 제재하는 소재 목재 제재기(1)와, 제재기(1)를 거쳐 나온 소재 목재를 소정의 수분 함량으로 건조시키는 전처리 건조실(2)과, 전처리 건조실(2)에서 배출된 소재 목재를 나무결의 방향과 평행한 방향으로 일정 압하량으로 압축하는 압축기(3)와, 압축기(3)에서 배출된 소재 목재를 소정의 시간 동안 스팀으로 가열하는 가열 스팀실(4)과, 가열 스팀실(4)에서 배출된 소재 목재를 소정의 곡형 형상으로 굽힘 가공하는 밴딩 성형 장치(5)와, 밴딩 성형 장치(5)에서 소정의 곡형 형상으로 성형된 소재 목재의 형상의 유지될 수 있도록 임의의 고정 수단으로 고정시킨 후에 소재 목재의 결이 건조되는 과정에서 터지지 않도록 수냉식으로 냉각시키는 냉침욕(6)과, 냉침욕(6)을 거쳐 나온 소재 목재를 건조시키는 후처리 건조실(7)을 포함하는 것을 특징으로 하는 목재 밴딩 설비.
단일의 목재를 곡형으로 성형하기 위한 목재 밴딩 방법에 있어서,

소재 목재를 선별하여 나무결 방향으로 제재하는 단계(S1, S2)와, 제재된 소재 목재를 13 내지 20%의 수분 함량이 될 때까지 건조시키는 예비 건조 단계(S3)와, 예비 건조된 소재 목재에 대해서 나무결의 방향과 평행한 방향으로 10 내지 30%의 압하량으로 압축하는 단계(S4)와, 압축된 소재 목재를 스팀으로 가열하는 스팀 가열 단계(S5)와, 스팀 가열된 소재 목재를 소정의 곡형 형상으로 굽힘 가공하는 밴딩 성형 단계(S6)와, 곡형으로 굽혀진 소재 목재의 형상이 그대로 유지될 수 있도록 임의의 고정 수단으로 고정시킨 후에 소재 목재의 결이 건조되는 과정에서 터지지 않도록 냉침욕 속에 침지시키는 냉침 단계(S7)와, 소재 목재를 냉침욕에서 꺼낸 후에 일정 시간 동안 완전 건조시키는 최종 건조 단계(S8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 목재 밴딩 방법.
제2항에 있어서, 상기 예비 건조 단계(S3)에서 소재 목재의 수분 함량이 16%가 되도록 소재 목재를 건조시키는 것을 특징으로 하는 목재 밴딩 방법.
제2항에 있어서, 상기 소재 목재를 압축하는 단계(S4) 직전에 소재 목재를 스팀으로 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 목재 밴딩 방법.
단일의 소재 목재를 소정의 곡형으로 밴딩 성형하기 위한 목재 밴딩 성형 장치에 있어서,

소재 목재(W)를 올려놓고 밴딩 가공하는 작업대(51)와, 얻고자 하는 목재의 곡형에 대응하는 형상으로 사전 제작되어 작업대의 한쪽에 고정되는 고정 형틀(52)과, 상기 고정 형틀(52)의 형상과 대응하게 제작된 가동 형틀(55)과, 상기 가동 형틀(55)이 작동 로드의 단부에 고정되고 이 가동 형틀(55)을 상기 고정 형틀(52)의 중앙 후면부를 향해 가압, 이동시키는 제1 가압 실린더(54)와, 상기 가동 형틀(55)의 좌측 배면에 접하는 가압 블록(56A)이 작동 로드의 단부에 고정되고 이 가압 블록(56A)을 고정 형틀(52)의 좌측을 향해 가압, 이동시키는 제2 가압 실린더(56)와, 상기 가동 형틀(55)의 우측 배면에 접하는 가압 블록(57A)이 작동 로드의 단부에 고정되고 이 가압 블록(57A)을 고정 형틀(52)의 우측을 향해 가압, 이동시키는 제3 가압 실린더(57)와, 소재 목재(W)의 전체 길이를 감싸는 길이로 형성되며 상기 고정 형틀(52)과 상기 가동 형틀(55) 사이에 이동 가능하게 배치된 강철 스트립(53)을 포함하고, 소재 목재(W)의 길이 방향 일면이 상기 고정 형틀(52)에 접하고 타면이 상기 강철 스트립(53)과 접하도록 소재 목재(W)가 작업대(51) 위에 배치된 후에 상기 제1, 제2, 및 제3 가압 실린더(54, 56, 57)가 강철 스트립(53)과 소재 목재(W)를 함께 고정 형틀(52)을 향해 가압함으로써 소정의 곡형 목재가 성형되는 것을 특징으로 하는 목재 밴딩 성형 장치.
제5항에 있어서, 상기 가동 형틀(55)이 중앙 형틀 부재(55C), 좌측 형틀 부재(55L), 및 우측 형틀 부재(55R)의 3부분으로 이루어지고, 상기 좌측 및 우측 형틀 부재(55L, 55R)는 각각 중앙 형틀 부재(55C)의 좌우 측면 각각에 가요성을 갖는 탄성 고정 부재(55A)로 체결되는 것을 특징으로 하는 목재 밴딩 성형 장치.
제6항에 있어서, 상기 좌측 형틀 부재(55L) 및 우측 형틀 부재(55R) 각각은 2개의 부분으로 분할되고, 그 2개의 분할 부분은 경첩(55H)으로 연결되어 절첩이 가능한 것을 특징으로 하는 목재 밴딩 성형 장치.
제7항에 있어서, 상기 가압 블록(56A, 57A) 각각의 전면은 좌측 및 우측 형틀 부재(55L, 55R)의 배면의 횡방향 연장선에 대해 일정한 각도로 테이퍼지게 형성된 것을 특징으로 하는 목재 밴딩 성형 장치.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제1, 제2, 제3 가압 실린더(54, 56, 57)의 작동은 동시에 이루어지고, 제1 가압 실린더의 가동 형틀(55)이 우선적으로 강철 스트립(53)의 배면에 맞닿으면서 소재 목재(W)를 고정 형틀(51)에 대해 가압하고 이에 후속하여서 제2 및 제3 가압 실린더(56, 57)에 고정된 가압 블록(56A, 57A) 각각이 좌측 및 우측 형틀 부재(55L, 55R) 각각을 동시에 가압할 수 있도록, 제2 및 제3 가압 실린더(56, 57)는 고정 형틀(52)을 중심으로 해서 제1 가압 실린더(54)가 설치된 위치보다 멀리 떨어진 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 목재 밴딩 성형 장치.