KR100292561B1 - 곡면 유리 제품의 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 장치의 설비가 크게 단순화되는 반면, 생산성은 크게 향상되며, 대량 생산에 적합한 곡면 유리 제품의 제조장치 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 곡면유리 제품의 성형방법은 상,하 금형의 가압에 의해 곡면 유리제품을 성형하는 방법에 있어서, 로울러 이송기구를 통하여 가열된 평면 유리를 이송하는 단계와; 보온이 유지되는 공간속으로 이송되어온 평면유리를 로울러상에서 들어올리기 위한 작업으로써 상승중에 로울러를 수용할 수 있도록 로울러 간격에 대응하는 복수개의 요홈을 갖는 하부금형을 로울러들의 사이를 통하여 상부로 돌출하도록 상승시키는 단계와; 상기 하부금형이 고정위치를 갖는 상부 금형과 합형되도록 하부금형을 계속상승시켜 평면 유리를 가압하여 곡면 유리 제품으로 성형하는 단계와; 성형이 완료됨과 동시에 상하금형 사이의 유리 표면에 유리 온도보다 낮은 냉각용 공기를 주입시켜 유리 온도를 강하시키는 단계와; 하부 금형을 하강시켜 곡면 유리 성형 제품을 로울러 상에 다시 안치시킨 후 로울러 구동에 의해 배출부로 배출시키는 단계;로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.

Description

곡면 유리 제품의 제조장치

본 발명은 곡면 유리 제품의 제조장치에 관한 것이다.

자동차의 경우 넓은 후방 지역을 관찰하거나 또는 확대 조망하기 위하여서는 블록 또는 오목한 곡면을 갖는 후사경이 사용되고 있으며, 이밖에도 평면이 아닌 곡면으로 형성되는 유리제품은 자동차 전면 유리창이나 또는 유리냄비 뚜껑 등에 다양하게 사용되고 있다.

곡면 유리 제품은 유리공장에서 제조된 대형 평면유리를 크기별로 재단해서 사용하게 되는 평면유리 제품과는 달리 곡면형상에 맞추어 평면유리를 열변형시켜 형성하게 되므로 제작이 어렵다는 특성을 갖고 있으며, 제작이 어려운 만큼 제품의 부가가치가 높다는 장점을 갖는다.

곡면유리 제품을 제작하는 종래의 제조방법으로는 진공흡입식과 프레스 가압식의 2가지 방식이 현재 이용되고 있다.

진공흡입식은 제7도에 도시하는 것과 같이 금형(50)의 만곡성형면(51)상에 700℃ 정도(표면이 약간 녹는 정도)로 가열시킨 일정 두께의 평면유리(52)를 얹혀놓은 상태에서, 만곡성형면(51)과 평면유리(52) 사이에 형성되는 공간부(53)가 외부와 연통하도록 복수개의 미세구멍(54)들을 금형(50)에 천공하고, 그 미세구멍(54)들을 통하여 공간부(51)내에 들어 있는 공기를 진공펌프(도시생략)로 빨아내므로써 외부와의 압력차이에 의해 평면유리(52)가 만곡성형면(51)에 흡착(밀착)되도록 하여 평면형상의 유리를 곡면으로 변형시키게 되는 제조방식이다.

그러나 상기한 진곡흡입식은 유리의 두께가 두껍거나 표면적이 큰 제품의 경우 성형이 곤란하므로 통상 2mm 두께 이하의 작은 표면적을 갖는 제품들의 성형 제작에 한정되며, 또한 많은 수의 미세구멍(54)을 금형(50)에 가공해 주어야 하므로 금형제작비용이 증가하고, 진공압이 크거나 구멍의 크기가 크면 유리표면에 상처를 입히게 되는 현상이 일어나 불량률이 평균 25%에 달하는 등 불량률이 매우 높아 생산성이 낮다는 문제점이 있다.

이 때문에 미세구멍(54)의 크기는 1mm이하로 한정되나 이물질에 의해 미세구멍(54)이 자주 막히고 청소 또한 불편하다는 문제점도 지적되고 있다.

프레스 가압식은 상기한 진공흡입식의 단점을 보완코자 한 것으로 제8도에 도시하는 것과 같이 금형(60)의 만곡성형면(61)에 700℃ 정도로 가열시킨 평면유리(62)를 올려놓은 상태에서 상기 만곡성형면(61)과 같은 하부윤곽면(63)을 갖는 가압금형(64)으로 상부측에서 내리눌러 평면유리(62)가 만곡성형(61)에 밀착하도록 변형시켜 곡면유리를 성형하는 방식이다.

그러나 프레스 가입식의 경우 진공흡입식의 단점을 상당부분 해결하여 널리 사용되고 있음에도 불구하고 가압금형(64)이 평면유리(62) 표면에 접촉할 때 온도차이에 의한 크랙 발생을 방지하기 위하여 가압금형(64)도 유리온도에 맞추어 별도로 가열시켜 주어야 하므로 불편하고, 에너지 소모가 많으며, 가압금형(64)에 접촉하는 유리표면에의 상처를 방지하기 위하여 얇고 보드러운 내열성 천인 세라믹 울(65)등을 유리표면에 깔고 작업하여야 하므로 작업성이 떨어지며, 무엇보다 제품의 만곡형상 차이 및 크기마다에 대응토록 가압금형을 구비하여 하므로 금형비용이 크게 증가하고, 금형을 체계적으로 관리보관하기 위한 않은 면적의 금형보관장소의 필요로 인하여 공간적 낭비요인이 있다는 문제점이 지적되어 오고 있다.

또 다른 문제점으로는 유리표면과 직접 접촉하는 가압금형 또는 세라믹 올등에 이물질이 있을 경우 유리표면에 흠집을 남기게 되므로 작업환경 유지에 많은 비용을 들이지 않을 수 없다는 점이다.

이러한 문제점들을 고려하여 본 발명인은 공개특허 제98-33443호를 통하여 새로운 방식의 곡면 제품 성형 장치 및 그 제조방법을 제안한 바 있다.

본 발명인에 의한 상기한 선공개 특허는 로울러를 따라 이송되는 금형의 만곡성형만상에 안치된 평면유리를 후드카바를 통하여 외부와 단절된 공간속에 위치시킨 후 그 단절된 공간속에 가열된 압축공기를 공급하므로써 그 압축공기압이 평면 유리의 상부 표면에 작용하여 금형의 만곡성형면에 밀착하도록 변형시켜 곡면 유리 제품을 제조하는 방식을 제안하고 있다.

상기한 공개특허의 선발명은 제품크기에 제한이 없으며 성형시간과 비용 및 제품 불량률을 크게 낮출 수 있어 매우 유효한 발명이기는 하나 다음과 같은 일부 문제점을 갖고 있다.

즉, 앞선 프레스 가압식과 더불어 공통적으로 나타나는 문제점으로 유리를 운반하는 금형이 다량으로 필요하고, 금형위에 유리를 얹어주고 내려주는 장치 및 금형의 반송장치 등이 필요하게 되므로써 전체적으로 설비비가 크게 증가되며, 성형후 보온실로부터 금형이 외부로 이송되어 노출될 때 덩치가 커서 잠열 효과가 큰 금형은 가열 상태를 그대로 유지하는데 반하여 금형상에 얹혀져 성형이 완료된 곡면유리제품은 외부의 차가운 공기와 접촉하면서 순간적으로 표면이 급랭되는 관계로 변형되거나 금이 가는 등의 불량률이 높게 나타나며, 급격한 온도차에 따른 제품 불량 발생을 방지하기 위한 목적으로 금형이 어느 정도 식을 때까지 보온실 내에서 머므르도록 한 후 외부로 이송시키게 되는 경우에는 급랭에 따른 제품 불량은 방지할 수 있게 되는 반면 제품의 생산 속도가 저하되는 문제점이 수반되고 있다. 또한 제품의 성형시 금형이 정지되어야 하므로 로울러 구동을 일단 멈추어야 하므로써 생산 속도가 늦으며, 또한 유리의 표면이 녹을 정도로 가열시켜 주므로써 미세 먼지가 존재시 금형을 가압하게 되면 기포를 발생시키게 되므로 청정작업 조건유지 및 불량률 상승에 따른 원가가 증대되는 문제가 있다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 제안한 것으로서, 그의 목적으로 하는 것은 장치의 설비가 크게 단순화되는 반면, 생산성은 크게 향상됨, 대향 생산에 적합한 곡면 유리 제품의 제조장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 곡면유리 제품의 제조장치는 상면에 얹혀진 평면 유리를 이송시키기 위하여 회전 구동되는 복수개의 로울러드로 구성되는 이송기구와; 상기 이송기구의 전방위치에 이송되는 유리를 가열하도록 마련되는 유리가열실과; 상기 가열실과 잇달아 마련되어 가열된 유리의 온도가 유지되도록 보온하며, 유리에의 곡면 성형 작업이 이루어지는 보온성형작업실과; 상기 보온성형 작업실내의 로울러들 상부측으로 고정 위치를 갖도록 설치되며, 그의 하부로 성형될 곡면 유리 제품의 곡면 윤곽과 동일한 형상의 곡면 성형면이 형성되어 있는 상부 금형과; 상기 상부금형과 대향되는 하부위치에 설치되며, 이송기구에 의해 이송되는 평면유리가 상부금형의 직하방 위치에 도달하면 로울러의 하방으로부터 승강하여 로울러들의 사이를 통하여 상부로 돌출하도록 로울러를 수용하는 복수개의 요홈에 의해 단속적으로 형성되는 곡면 성형면을 구비하고 있으며, 상승하는 동안에 곡면 성형면이 로울러상에 얹혀져 있는 평면유리를 들어올린 후 계속하여 상부 금형의 곡면성형면과 합형될 때까지 에어실린더 작동에 의해 상승되어 평면유리를 곡면유리제품으로 성형하며, 성형 완료후엔 에어실린더에 의해 하강하여 성형된 제품이 로울러상에 안치되도록 로울러 아래로 하강 작동하는 하부금형으로 구성된 것에 있어서, 상기 상,하부 금형의 합형에 의해 가압되므로써 곡면 성형이 끝난 유리제품의 표면에 외부의 에어 공급 장치에 의해 급송되는 냉각 공기를 공급하기 위하여 상부 또는 하부 금형 몸체내에 형성되는 냉각공기 공급 통로를 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 것이다.

제1도는 본 발명에 의한 곡면 성형 유리 장치를 나타내는 도면.

제2도는 본 발명 곡면 유리 성형 장치의 요부 확대도.

제3도는 제2도의 A-A 단면도.

제4도는 본 발명에 의한 곡면 유리 성형 상태를 설명하기 위한 확대도면.

제5도와 제6도는 종래기술.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 로울러 5 : 이송기구

8 : 가열실 9 : 가열수단

10 : 보온성형작업실 12 : 상부금형

13 : 하부금형 14 : 요홈

15 : 에어실린더 16 : 피스톤로드

19 : 고정판 20 : 평면유리

21 : 곡면 성형 유리제품 22 : 곡면 성형면

23 : 곡면 성형면 29 : 완충수단

30, 31 : 냉각공기 공급 통로

이하 본 발명의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

제1도 내지 제4도에서 복수개의 지지다리(1)에 의해 지지되는 4각 프레임(2)상에는 중공의 원통형으로 된 복수개의 세라믹 회전 로울러(3)들 및 체인 전동기구(4)등으로 구성된 이송기구(5)가 설치되어 있으며, 각 로울러(3)들의 양단은 베어링(6)등에 의해 회전가능하게 지지되어 있다.

체인전동기구(4)가 모우터에 의해 회전구동되면, 상기 로울러(3)들은 제1도의 도시 상태를 기준하여 시계방향으로 회전구동되며, 이송기구(5)의 전방쪽(왼쪽)에는 내화벽(7)으로 구축되는 가열실(8)이 마련되어 있다. 그 가열실(8)내에는 버너나 또는 전기적인 가열수단(9)이 설치되어 있어 가열실(8)내의 온도를 550∼630℃, 바람직하게는 600℃ 전후를 유지하도록 가열하게 된다.

여기서 유리(20) 가열 온도를 너무 낮추면 유리의 취성으로 인하여 휨에 의한 변형 압력을 받을 때 깨지는 불량률이 높아지고, 너무 높아 표면이 녹을 정도면 작은 먼지 입자에 의해 기포가 발생하므로 상기 온도 조건이 가장 적절하다.

가열실(8)의 후방에는 연이어 보온성형작업실(10)이 구축되어 있으며, 보온성형작업실(10)은 단열부재(11)로 구축되어 있을 뿐 내부를 가열하기 위한 별도의 가열수단은 설치되어 있지 않다.

그 보온성형작업실(10)내에는 상부금형(12)과 하부금형(13)이 설치되어 있으며, 하부금형(13)에는 프레임(7)을 가로질러 설치된 장축의 로울러(3)들을 수용할 수 있도록 각 로울러(3) 간격(t)에 대응하여 복수개의 요홈(14)이 형성되어 있으며, 각 요홈(14)의 상부는 개방되어 있다.

상기 요홈(14)의 상하 깊이는 로울러(3)를 수용하였을 때 요홈(14)속에 완전히 수용되도록 로울러(3) 직경의 1.5배 이상으로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 하부금형(13)은 에어실린더(15)에 의해 상하로 왕복 작동되는 피스톤로드(16)상단에 고정되어지며, 하부금형(13)의 상하 승강 작동을 흔들림없이 안내하기 위한 복수개의 가이드축(17)이 하부프레임(18)에 장착된 고정판(19)에 고정된 볼 부쉬 안내베어링(20)에 슬라이딩 접촉하도록 끼워져 있다.

그리고 하부금형(13)은 파손시 교체가 용이토록 피스톤로드(16)에 직접 고정 연결되기 보다는 받침판(13a)에 안치되도록 하는 것이 바람직하다.

또한 하부금형(13)의 상부면은 성형되어질 곡면 유리제품(21)의 곡면의 윤곽과 동일한 형상의 곡면 성형면(22)이 형성되어 있다. 상기한 곡면 성형면(22)은 로울러(3)를 수용하기 위한 요홈(14)들의 존재로 연속적이지 못하고 여러 구간으로 단속되어 있다.

그 하부금형(13)에 대향되는 상부에는 상부금형(12)이 위치하고 있으며, 상하로 이동되는 하부금형(13)과 달리 상부금형(12)은 고정된 위치에 있게 된다. 상부금형(12)의 하부는 하부금형(13)의 곡면성형면(22)과 합형되어지도록 동일한 곡면성형면(23)을 구비하고 있다.

상부 금형(12)은 고정지지판(74)에 볼트(25)로 분해 결합이 가능하게 고정설치되며, 고정지지판(24)은 보온성형작업실(10)의 천정(10a)을 상하로 관통하는 로드(26)의 하단에 고정되어 있다.

로드(26)의 상단은 완충판(27)에 너트(28)등에 의해 구속되어 있으며, 완충판(27)은 천정(10a)과의 사이에 탄성고무나 스프링에 의한 완충수단(29), 도시된 실시예에서는 인장스프링을 개재하여 지지되어 있다.

그리고 상기 로드(26)와 고정지지판(24) 및 상부금형(12)에는 냉각공기공급통로(30,31,32)가 형성되어 있으며, 이 냉각공기 공급통로(30,31,32)는 에어공급관(33)을 통하여 도시하지 아니한 에어공급펌프장치에 접속되어지게 되며, 냉각공기공급통로(30,31,32)는 상부금형(12)의 곡면성형면(23)을 통해 대기에 개방된다.

이와 같은 본 발명에 의한 곡면 유리 제품(21)의 성형 과정을 보다 상술하면 다음과 같다.

이송기구(5)의 선단인 세라믹로울러(3)상에 평면유리(20)를 올려놓으면 체인기구(4)의 구동에 의해 세라믹 로울러가 회전하면서 후방으로 평면유리(20)를 이송시키게 된다.

평면유리(20)는 로울러(3)를 따라 유리 가열실(8)로 들어가게 되며, 가열실(8)내는 가열수단(9)에 의한 발열로 550∼630℃ 정도(바람직하기로는 600℃전후)가 유지되므로 평면유리(20)는 가열실(8)을 통과하는 동안 600℃정도로 가열되어지게 된다.

이와 같이 종래보다 가열 온도를 낮게 유지하는 이유는 로울러(3)를 수용하기 위한 요홈(14)에 의해 곡면성형면(22)이 단절되어 있기 때문에 가열 온도가 너무 높아 유리가 흐물흐물할 경우 요홈(14)구간에서 처짐이 발생하기 때문이며, 유리 가열 온도를 종래 보다 낮게 유지하는 데 따라 다음과 같은 예기치 아니한 효과를 부수적으로 얻게 되는 이점이 있다.

즉, 프레스 가압식에 의한 종래 기술의 경우 유리가열 온도를 700℃, 정도로 높게 유지하게 되므로 그 온도까지 유리의 온도가 도달하는 데는 많은 시간이 걸리며, 통상 가열실(8)내에서의 유리(20)의 체류시간이 74초 정도로 긴 반면 본 발명은 그보다 낮은 온도를 유지하여야 하므로 가열실(8)내에서의 체류시간을 45초 정도로 단축하는 것이 가능하다.

가열실(8)을 통해 600℃ 전후로 가열된 평면유리(20)는 보온성형 작업실(10)로 계속하여 이송되며, 상,하부 금형(12)(13) 위치에 이르르면 에어실린더(15)가 작동하여 피스톤로드(16)를 통해 하부금형(13)을 상승시키게 된다. 하부금형(13)이 상승하면 로울러(3)들이 요홈(14)들의 하방쪽으로 수용되어지면서 하부금형(13)의 상부곡면성형면(22)이 로울러(3)상부로 돌출하면서 복수개의 로울러(3)상에 걸쳐 얹혀져 이송중인 평면유리(20)를 로울러(3)상부로 들어올리게 된다. 계속하여 하부금형(13)은 상부금형(12)과 맞닿을 때까지 상승하여 가압하므로써 상하 곡면성형면(22)(23)에 의해 평면유리(20)가 변형되면서 곡면성형면(22)(23)과 같은 곡면으로 성형된다.

이때 상부금형(12)은 고정된 위치를 가지나 충격을 완화하기 위하여 상승되는 하부금형(13)에 의해 약간의 상승이 가능하며, 상승에 따른 이동량은 스프링 완충수단(29)이 늘어나면서 흡수하게 된다.

평면유리(20)가 곡면유리 제품(21)으로의 성형이 완료되면 솔레노이드 밸브(34)를 개방하여 도시하지 아니한 에어공급펌프 장치로부터 유리온도보다는 훨씬 낮고 통상적 실내온도보다는 높은 60∼70℃의 온도, 공기압은 0.5∼0.8kg/㎠인 냉각용 공기를 에어공급관(33)과 냉각공기공급통로(30,31,32)를 통하여 1.5초∼3초 동안에 걸쳐 성형이 완료된 곡면유리제품(21)의 여러 표면에 골고루 공급한다.

60∼70℃의 비교적 찬 공기가 공급되면 열전도 현상에 의해 550∼600℃ 정도를 유지하고 있는 곡면 유리 제품(21)의 온도가 열전도에 따라 신속하게 냉각되어 지게 된다.

여기서 종래와 다른 점은 종래의 경우 650∼700℃의 고온의 곡면유리제품이 보온성형 작업실 밖으로 나가면서 10∼35℃(작업장내 온도)의 공기에 노출되므로 너무 심한 급랭에 의해 균열 등의 불량이 많이 발생하나 본 발명은 그보다는 제품의 가열된 온도가 낮고 실온보다는 비교적 높은 온도인 60∼70℃의 공기를 성형 완료단계에서 공급하여 일차 냉각시키게 되므로 종래 보온성형작업실 밖으로 배출되는 순간 발생하는 급격한 급랭에 의한 손상을 피할 수 있게 된다.

냉각이 끝나면 에어실린더(15) 작동에 의해 하부금형(13)을 로울러(3)들의 하부 위치로 하강시키며, 하강 도중에 회전하고 있는 상태인 로울러(3)상에 다시 얹혀지는 성형 완료 제품(21)은 로울러(3)의 회전에 의해 보온성형작업실(10)밖으로 이송되어지게 된다.

이때 회전로울러(3)에 접촉시 유리표면이 손상되지 않는 것은 곡면 유리 제품이 이미 냉각에 의해 경화되었기 때문이다.

이와 같이 하여 성형이 완료된 후 보온성형 작업실(10)의 밖으로 이송된 곡면유리제품(21)은 로울러(3)상으로부터 수거하게 되는 것이다.

여기서 상하 성형금형(12)(13)은 도시된 것과 같이 나란히 이웃하도록 복수개를 설치하는 것이 가능하므로 이 경우 한번에 여러 개의 성형 작업이 가능하다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 종래 유리를 이송하기 위해 구비해야 하는 많은 금형들이 생략되며, 가열실에 머므르는 유리의 체류시간이 단축되고 작업라인의 전체길이도 축소되므로써 설비 비용이 크게 절감되며 유리가 이송되는 도중에 성형을 위하여 로울러 이송장치를 멈출 필요가 없고, 또한 성형 완료후 냉각 공기를 유리 표면에 공급하여 미리 어느 정도까지 냉각시킨 후 대기중으로 이송시키게 되므로 종래와 비교하여 라인상에서의 체류 시간이 크게 줄어들어 단위시간당의 생산성이 현저히 향상되는 효과가 있으며, 상하 금형의 접촉에 의해 성형하더라도 종래와 달리 유리의 가열 온도가 낮아 표면에 미세 먼지가 존재하더라도 곡면유리 제품의 표면에 흠집 불량을 유발하지 않는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 상면에 얹혀진 평면 유리를 이송시키기 위하여 회전 구동되는 복수개의 로울러들로 구성되는 이송기구와, 상기 이송기구의 전방위치에 이송되는 유리를 가열하도록 마련되는 유리가열실과, 상기 가열실과 잇달아 마련되어 가열된 유리의 온도가 유지되도록 보온하며, 유리에의 곡면 성형 작업이 이루어지는 보온성형작업실과, 상기 보온성형 작업실내의 로울러들 상부측으로 고정 위치를 갖도록 설치되며, 그의 하부로 성형될 곡면 유리 제품의 곡면 윤곽과 동일한 형상의 곡면 성형면이 형성되어 있는 상부 금형과, 상기 상부금형과 대향되는 하부위치에 설치되며, 이송기구에 의해 이송되는 평면유리가 상부금형의 직하방 위치에 도달하면 로울러의 하방으로부터 승강하여 로울러들 사이를 통과하여 상부로 돌출하도록 로울러들을 수용하는 복수개의 요홈에 의해 단속적으로 형성되는 곡면 성형면을 구비하고 있으며, 상승하는 동안에 곡면 성형면이 로울러상에 얹혀져 있는 평면유리를 들어 올린 후 계속하여 상부금형의 곡면성형면과 합형될 때까지 에어실린더 작동에 의해 상승되어 평면유리를 곡면유리제품으로 성형하며, 성형 완료후엔 에어실린더에 의해 하강하여 성형된 제품이 로울러상에 안치되도록 로울러 아래로 하강 작동하는 하부금형으로 구성된 것에 있어서, 상기 상,하부금형의 합형에 의해 가압되므로써 곡면 성형이 끝난 유리제품의 표면에 외부의 에어 공급 장치에 의해 급송되는 냉각 공기를 공급하기 위하여 상부 또는 하부 금형 몸체내에 형성되는 냉각공기 공급 통로를 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 곡면 유리 제품의 제조장치.