KR200400706Y1 - 발포 폴리스티렌용 3차원 형상가공장치 - Google Patents

발포 폴리스티렌용 3차원 형상가공장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 3차원 형상 가공장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 발포 폴리스티렌을 NC 데이터값에 의해 정교하고 미려하게 용융절삭하여, 사용자가 요구한 조형물을 제작할 수 있도록 구성된 3차원 형상 가공장치에 관한 것이다.

Description

발포 폴리스티렌용 3차원 형상가공장치{3-DIMENSIONAL CUTTING MACHINE FOR SHAPING EXPANDED POLYSTYRENE BLOCK}
본 고안은 3차원 형상 가공장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 발포 폴리스티렌을 NC 데이터값에 의해 정교하고 미려하게 용융절삭하여, 사용자가 요구한 조형물을 제작할 수 있도록 구성된 3차원 형상 가공장치에 관한 것이다.
최근 사회 각 분야에서는, 자연스럽게 형성된 차별화, 고급화, 개성화된 가치를 중시하는 욕구가 커지고 있다. 따라서 이러한 욕구를 표현하고 충족시키기 위한 여러 가지 공간연출이 필요하게 됨에 따라 빠르고 경제적인 공간장식과 연출수단이 요구되고 있다.
특히, 주거용 건축물이나 상업용 건축물을 막론하고 내부공간과 외부를 단순한 사업 영위를 위한 공간이라는 개념에서 벗어나 경쟁력 확보를 위한 차별화된 이미지 구축, 광고효과 등의 상업적 가치를 극대화하기 위한 수단으로서, 건축물의 내외장 등에서 독특하고 고품격을 갖는 미적 공간 연출로 구축하고 있다.
한편, 공간연출을 위해서 사용하는 재료로는 목재, 시멘트 등이 있으나, 최근에는 건물의 구조적 하중을 극소화할 수 있는 경량성, 빠른 시공과 설치의 편리성 그리고 시공 비용절감 효과가 큰 경제성을 갖는 발포 폴리스티렌 소재가 각광을 받고 있다.
그런데, 상기 발포 폴리스티렌을 정형화되게 가공할 수 있는 장치가 강구되지 아니하여, 조형물과 대응된 형상을 가진 형틀에 발포 폴리스티렌 소재를 발포시켜 정형화된 형상의 폴리스티렌폼을 얻고 있다.
그런데, 상기한 방법은 요구하는 발포 폴리스티렌의 형상에 따라 형틀을 각기 제작하여야 하기 때문에, 생산비가 과대하게 소요되는 문제점을 가지게 되며, 또 소량 주문생산이 어려운 문제점을 가진다.
이러한 한계성을 극복하기 위해 안출된 본 고안의 목적은, 입력된 NC 데이터값에 의거 발포 폴리스티렌의 방향과 열선날의 위치가 자동으로 제어되도록 구성되어, 상기 발포 폴리스티렌을 정교하고 미려하게 용융절삭하는 발포 폴리스티렌용 3차원 형상 가공장치를 제공함에 있다.
상기한 목적은, 본 고안에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.
본 고안에 따른 발포 폴리스티렌용 3차원 형상 가공장치의 제 1형태는,
구조체를 형성하는 베드와;
상기 베드에 제 1 서보모터의 구동에 의해 360°회전하도록 설치된 발포 폴리스티렌의 안착공간인 턴테이블과;
상기 베드의 길이방향으로 설치되며, 제 2 서보모터의 구동에 의해 수평 이송되는 수평가동자를 구비한 수평레일부와;
상기 베드의 양측부에 대향되게 설치되며, 상기 수평레일부의 수평가동자와 결속되어 수평가동자의 이송작용에 의해 수평좌표가 변위되고, 제 3 서보모터의 구동에 의해 수직 이송되는 수직가동자를 구비한 수직레일부와;
상기 대향하는 수직가동자간에 설치되며, 전류 인가에 의해 발열하여 접촉하는 발포 폴리스티렌을 용융절단하는 열선날; 및
입력된 NC 데이터 값에 의해 상기 제 1 서보모터, 제 2 서보모터 및 제 3 서보모터의 구동과 열선날의 전류 인가를 통한 발열을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하고 있다.
한편, 본 고안에서 제안하고 있는 발포 폴리스티렌용 3차원 형상 가공장치ㅇ의 다른 형태는,
구조체를 형성하는 베드와;
상기 베드에 제 1 서보모터의 구동에 의해 360°회전하도록 설치된 발포 폴리스티렌의 안착공간인 턴테이블과;
상기 베드의 길이방향으로 설치되며, 제 2 서보모터의 구동에 의해 수평 이송되는 수평가동자를 구비한 수평레일부와;
상기 베드의 양측부에 대향되게 설치되며, 상기 수평레일부의 수평가동자와 결속되어 수평가동자의 이송작용에 의해 수평좌표가 변위되고, 제 3 서보모터의 구동에 의해 수직 이송되는 수직가동자를 구비한 수직레일부와;
상기 대향하는 수직가동자간에 설치되는 승강프레임과, 상기 승강프레임에 수직하여 설치되는 수직프레임 및, 상기 수직프레임의 상부와 하부간에 설치되어 턴테이블에 안착된 발포 폴리스티렌의 외주와 수직으로 접촉되며, 전류의 인가시 발열하여 접촉된 발포 폴리스티렌의 외주를 용융 절삭하는 열선날을 포함하는 지그; 및
입력된 NC 데이터 값에 의해 상기 제 1 서보모터, 제 2 서보모터 및 제 3 서보모터의 구동과 열선날의 전류 인가를 통한 발열을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하고 있다.
그리고, 바람직하게는 상기 구성들에 있어서, 상기 수평 레일부와 수직 레일부에 각각 리미트 센서를 마련하여, 제어부가 수평가동자와 수직가동자의 위치를 정밀하게 제어할 수 있도록 구성하며, 또 단열성의 세라믹 재질로 제작된 고정브라켓을 통해 열선날이 수직레일부의 수직가동자에 고정되도록 구성하여, 장치의 안정성이 향상되도록 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에에 따른 발포 폴리스티렌용 3차원 형상 가공장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 고안에 따른 발포 폴리스티렌용 3차원 형상가공장치의 회로구성을 보여주는 것이고, 도 2는 본 고안의 제 1 형태에 따른 발포 폴리스티렌용 3차원 형상가공장치의 바람직한 일 실시예의 외형 구성도이며, 도 3은 도 2에 도시된 발포 폴리스티렌용 3차원 형상가공장치에서 수평레일부와 수직레일부의 단면구성도로서 먼저 이들 도면을 참조하여 본 발명의 제 1 형태의 바람직한 실시예를 설명한다.
본 고안에 따른 발포 폴리스티렌용 3차원 형상가공장치(1)는, 베드(10)에 설치된 턴테이블(20)에 안착되어 좌우방향으로 360°회전되는 발포 폴리스티렌(P)을, 수평좌표와 수직좌표가 변위되는 열선날(50)에 의해 정형화되게 용융 절삭하도록 구성된 것이다.
이를 위해 본 실시예의 발포 폴리스티렌용 3차원 형상가공장치(1)는 도 2 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 구조체를 형성하는 베드(10)상에, 발포 폴리스티렌의 안착공간이 되는 턴테이블(20)과, 수평가동자(31)를 구비한 수평레일부(30) 및 수직가동자(41)를 구비한 수직레일부(40)가 설치된 형태로 구성되어 있다. 그리고 여기서 상기 턴테이블(20)은, 베드(10)상의 대략 중앙부에 설치되며 제 1 서보모터의 구동에 의해 360°좌우회전하게 된다. 그리고 상기 수평레일부(30)는 베드(10)의 길이방향으로 설치되고, 여기에 수평가동자(31)가 제 2 서보모터(32)의 구동에 의해 수평 이송되도록 설치된다. 한편, 상기 수직 레일부(40)는 상기 베드(10)의 양측부에 대향되게 설치되며, 여기에 수직가동자(41)가 수평레일부(30)의 수평가동자(31)와 결속되어 수평가동자(31)의 이송작용에 의해 수평좌표가 변위되고, 제 3 서보모터(42)의 구동에 의해 수직 이송되도록 설치된다.
또한 상기 대향하는 수직가동자(41)간에는 전류의 인가로 발열되어 접촉되는 발포 폴리스티렌(P)을 용융 절단하는 열선날(50)이 설치되어 있다.
여기서 발포 폴리스티렌(P)의 용융 절단방향과 열선날(50)의 위치를 제어하는 제 1 서보모터(21), 제 2 서보모터(32) 및 제 3 서보모터(42)와, 발포 폴리스티렌(P)을 용융 절단하는 열선날(50)은, 도 1에서 보는 바와 같이 입력된 NC 데이터값에 의해 제어신호를 제공하는 제어부(60)에 의해 구동 및 발열이 제어되도록 구성된다.
그리고 상기 발포 폴리스티렌용 3차원 형상가공장치(1)의 수평레일부(30)와 수직레일부(40)는 LM 가이드(L)로 구성되어 있으며, 이들 LM 가이드(L)에 마련된 수평가동자(31) 또는 수직가동자(41)는, 제 2 서보모터(32)와 제 3 서보모터(42)에 설치된 타이밍 벨트(B)에 의해 수평 이송작용과 수직 이송작용이 구현되도록 구성되어 있다.
바람직한 실시예를 보여주는 도면을 보아, 상기 수평레일부(30)와 수직레일부(40)에는 타이밍 벨트(B)가 각각 이송롤러(34, 44)와 제 2 서보모터 (32)또는 제 3 서보모터(42)의 회동축(32a, 42a)에 의해 견착되어 있다. 그리고 상기 타이밍 벨트(B)의 일 지점에 수평가동자(31) 또는 수직가동자(41)가 고정되어 있다.
따라서, 제어부(60)로부터 인가된 제어신호에 의해 제 2 서보모터(32) 또는 제 3 서보모터(42)가 정역방향으로 구동되면 상기 각 타이밍 벨트(B)는 정역방향으로 이송된다. 따라서 상기 각 타이밍 벨트(B)에 일지점이 고정된 수직가동자(31) 또는 수평가동자(41)는 일정 행정거리만큼의 직선 이송이 구현된다.
한편, 상기 턴테이블(20)에는 회동 감지센서(22)가 마련되어 있고, 상기 수평가동자(31) 또는 수직가동자(41)가 마련된 수평레일부(30)와 수직레일부(40)에 리미트 센서(33, 43)가 마련되어 있다.
이렇게 수평가동자(31)와 수직가동자(41)의 이송경로인 수평레일부(30) 또는 수직레일부(40)에 리미트 센서(33, 43)를 마련하게 되면, 제어부(60)가 상기 리미트 센서(33, 43)를 통해 수직가동자(41)와 수평가동자(31)의 위치를 정확히 감지할 수 있게 되어서, 제어부(60)는 수직가동자(41)와 수평가동자(31)의 위치를 정밀하게 제어할 수 있게 된다.
그리고 본 실시예에서는 수직가동자(41)에 열선날(50)을 고정함에 있어, 단열성의 세라믹 재질로 제작된 고정브라켓(51)을 수직가동자(41)에 마련하고, 이 고정브라켓(51)에 열선날(50)을 고정시켜, 열선날(50)에 발생된 열이 수직가동자(41)에 직접적으로 전도되지 않도록 구성하고 있다.
따라서, 상기 열선날(50)에서 발생된 열이 수직가동자(41)에 무단으로 전도되어, 장치가 오작동되거나 손상되는 문제점이 예방될 수 있다. 그리고, 본 실시예에서는 상기 열선날(50)에 전류량을 제어하는 별도의 전류계(52)를 마련하여, 열선날(50)의 적정온도가 항시 유지되도록 구성하고 있다.
한편, 도 4는 본 고안의 제 2 형태에 따른 발포 폴리스티렌용 3차원 형상가공장치의 바람직한 일 실시예의 외형 구성도이며, 도 5는 도 4에 도시된 발포 폴리스티렌용 3차원 형상가공장치의 작용상태도로서, 이들 도면을 참조하여 본 발명의 다른 형태에 있어서의 바람직한 실시예를 설명한다.
본 실시예에 따른 발포 폴리스티렌용 3차원 형상가공장치(1')는 도 4 내지 도 5에서 보는 바와 같이 상기와 같이 수직레일부(40)의 수직가동자(41)간에 연선날(50)을 직접 고정하지 아니하고, 수직가동자(41)간에 정형화되게 절곡된 연선날(55a)이 고정된 지그(55)를 마련하여, 이 지그(55)에 수직으로 고정된 열선날(55a)이 턴테이블(20)에 안치되어 회동되는 발포 폴리스티렌(P)의 외주에 접단됨으로써, 원통형의 조형물을 손쉽게 제작할 수 있도록 구성한 것이다.
바람직한 실시예를 보여주는 도면을 보아 상기 열선날(55a)이 고정된 지그(55)는, 대항하는 수직가동자(41)간에 설치되는 승강프레임(55b)과, 상기 승강프레임(55b)에 수직하여 형성되는 수직프레임(55c) 및, 상기 수직프레임(55c)의 상부와 하부에 고정되며 정형화된 형상으로 절곡된 열선날(55a)을 포함하여 구성된다. 여기서 상기 열선날(55a)의 절곡형상은 최종 용융 절삭된 발포 폴리스티렌(P)의 외주형상에 준한다.
즉, 본 실시예에서는 정형화된 형상으로 절곡된 열선날(55a)을 수직으로 설치하여, 전류의 공급으로 발열된 열선날(55a)에 턴테이블(20)에 의해 회전되는 발포 폴리스티렌(P)의 외주가 접단되도록 구성하여, 원통형의 조형물을 얻도록 구성한 것이다.
이렇게 구성된 본 고안에 따른 발포 폴리스티렌용 3차원 형상가공장치(1,1')를 이용하여 발포 폴리스티렌의 형상을 가공하는 과정을 살펴보면, 먼저 제어부(60)에 정형화된 형상을 제작하기 위한 NC 데이터값이 입력되며, 이 데이터값을 통해 제어부(60)는 열선날(50)에 적정 전류를 공급하여 발열시키는 한편, 제 1 서보모터(21)를 구동시켜 턴테이블(30)에 안착된 발포 폴리스티렌(P)을 회전시키게 된다.
그리고, 제어부(60)는 제 2 서보모터(32)와 제 3 서보모터(42)를 구동시켜 수평레일부(30)와 수직레일부(40)에 설치된 수평가동자(31)와 수직가동자(41)의 위치를 변화시켜, 발열된 열선날(50, 55a)이 발포 폴리스티렌(P)에 접단되도록 한다.
이러한 과정은, 제어부(50)에 입력된 상기 NC 데이터값에 따라, 연속 또는 반복적으로 이루어지게 되며, 이러한 과정을 통해 턴테이블(20)에 안착된 발포 폴리스티렌(P)은 상기 NC 데이터값에 의한 정형화된 형상으로 용융 절삭된다.
그리고, 상기 정형화되게 용융 절삭된 발포 폴리스티렌(P)은, 표면에 우레탄 등의 코팅제가 도포되어 내열성과 내구성을 겸비한 조형물을 이루게 된다.
전술한 바와 같이 본 고안에 따른 발포 폴리스티렌용 3차원 형상가공장치는, 제어부에 입력된 NC 데이터값에 의해 발포 폴리스티렌이 안치된 턴테이블과 수평레일부와 수직레일부에 설치된 수평가동자와 수직가동자가 회전 또는 이송되어, 열선날이 발포 폴리스티렌을 정형화된 형상으로 용융절삭 할 수 있도록 구성하고 있다.
따라서, 동일형상의 조형물을 연속하여 반복 생산할 수 있어 생산성의 향상이 기대되며, NC 데이터에 의한 정밀이송에 의해 가공되므로 불량 발생율이 저하되는 효과가 기대될 수 있다.
도 1은 본 고안에 따른 발포 폴리스티렌용 3차원 형상가공장치의 회로구성을 보여주는 것이고,
도 2는 본 고안의 제 1 형태에 따른 발포 폴리스티렌용 3차원 형상가공장치의 바람직한 일 실시예의 외형 구성도이고,
도 3은 도 2에 도시된 발포 폴리스티렌용 3차원 형상가공장치에서 수평레일부와 수직레일부의 단면구성도이며.
도 4는 본 고안의 제 2 형태에 따른 발포 폴리스티렌용 3차원 형상가공장치의 바람직한 일 실시예의 외형 구성도이고,
도 5는 도 4에 도시된 발포 폴리스티렌용 3차원 형상가공장치의 작용상태도이다.
**** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****
1, 1'. 발포 폴리스티렌용 3차원 형상가공장치
10. 베드 20. 턴테이블
21. 제 1 서보모터 22. 회동감지센서
30. 수평레일부 31. 수평가동자
32. 제 2 서보모터 33. 리미트 센서
40. 수직레일부 41. 수직가동자
42. 제 3 서보모터 43. 리미트 센서
50. 열선날 51. 고정브라켓
52. 전류계 55. 지그
60. 제어부

Claims (4)

  1. 구조체를 형성하는 베드와;
    상기 베드에 제 1 서보모터의 구동에 의해 360°회전하도록 설치된 발포 폴리스티렌의 안착공간인 턴테이블과;
    상기 베드의 길이방향으로 설치되며, 제 2 서보모터의 구동에 의해 수평 이송되는 수평가동자를 구비한 수평레일부와;
    상기 베드의 양측부에 대향되게 설치되며, 상기 수평레일부의 수평가동자와 결속되어 수평가동자의 이송작용에 의해 수평좌표가 변위되고, 제 3 서보모터의 구동에 의해 수직 이송되는 수직가동자를 구비한 수직레일부와;
    상기 대향하는 수직가동자간에 설치되며, 전류 인가에 의해 발열하여 접촉하는 발포 폴리스티렌을 용융절단하는 열선날; 및
    입력된 NC 데이터 값에 의해 상기 제 1 서보모터, 제 2 서보모터 및 제 3 서보모터의 구동과 열선날의 전류 인가를 통한 발열을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발포 폴리스티렌용 3차원 형상가공장치.
  2. 구조체를 형성하는 베드와;
    상기 베드에 제 1 서보모터의 구동에 의해 360°회전하도록 설치된 발포 폴리스티렌의 안착공간인 턴테이블과;
    상기 베드의 길이방향으로 설치되며, 제 2 서보모터의 구동에 의해 수평 이송되는 수평가동자를 구비한 수평레일부와;
    상기 베드의 양측부에 대향되게 설치되며, 상기 수평레일부의 수평가동자와 결속되어 수평가동자의 이송작용에 의해 수평좌표가 변위되고, 제 3 서보모터의 구동에 의해 수직 이송되는 수직가동자를 구비한 수직레일부와;
    상기 대향하는 수직가동자간에 설치되는 승강프레임과, 상기 승강프레임에 수직하여 설치되는 수직프레임 및, 상기 수직프레임의 상부와 하부간에 설치되어 턴테이블에 안착된 발포 폴리스티렌의 외주와 수직으로 접촉되며, 전류의 인가시 발열하여 접촉된 발포 폴리스티렌의 외주를 용융 절삭하는 열선날을 포함하는 지그; 및
    입력된 NC 데이터 값에 의해 상기 제 1 서보모터, 제 2 서보모터 및 제 3 서보모터의 구동과 열선날의 전류 인가를 통한 발열을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발포 폴리스티렌용 3차원 형상 가공장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 수평 레일부와 수직 레일부에 각각 리미트 센서가 마련되어, 제어부가 수평가동자와 수직가동자의 위치를 정밀하게 제어할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 발포 폴리스티렌용 3차원 형상가공장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 열선날은 단열성의 세라믹 재질로 제작된 고정브라켓에 의해 수직레일부의 수직가동자에 고정된 것을 특징으로 하는 발포 폴리스티렌용 3차원 형상가공장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100659495B1 (ko) 2005-02-28 2006-12-20 김요섭 완충재를 이용한 놀이시설물과 그 완충재를 이용한놀이시설물의 제조방법

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KR100659495B1 (ko) 2005-02-28 2006-12-20 김요섭 완충재를 이용한 놀이시설물과 그 완충재를 이용한놀이시설물의 제조방법

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