KR100683959B1

KR100683959B1 - 복합재료를 이용한 하이브리드형 롤 브러시

Info

Publication number: KR100683959B1
Application number: KR1020040096755A
Authority: KR
Inventors: 김상곤
Original assignee: 비젼이노텍(주)
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2007-02-15
Also published as: KR20070008735A

Abstract

본 발명은 대형 LCD 패널의 표면을 청소하는 롤 브러시로서, 금속재질로 이루어진 원통형의 롤, 상기 롤의 양 끝에 각각 결합되고 일 단에 상기 롤의 단부와 대응되는 단턱이 형성된 지지축, 상기 롤의 외주면에 감겨져 상기 LCD 패널의 표면에 존재하는 이물질을 제거하는 브러시, 및 상기 롤이 자중에 의해 휘어지는 것을 방지할 수 있도록 상기 롤의 내측에 결합되는 복합재료로 이루어진 맨드릴을 포함한다. 본 발명 복합재료를 이용한 하이브리드형 롤 브러시는 브러시가 감겨진 롤이 자중에 의해 휘어지는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 이를 통해 대형 LCD 패널의 표면을 균일하게 세정할 수 있는 특징이 있다.

Description

복합재료를 이용한 하이브리드형 롤 브러시{HYBRID TYPE ROLL BRUSH USING COMPOSITE MATERIAL}

도 1은 본 발명 복합재료를 이용한 하이브리드형 롤 브러시의 한 실시예에 따른 분리 사시도를 나타낸 것이고,

도 2는 도 1에 도시된 롤 브러시의 결합된 상태를 나타낸 것이고,

도 3은 도 2에 도시된 A 부분의 단면을 나타낸 것이고,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 B-B 단면을 나타낸 것이고,

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 롤 브러시의 단면을 나타낸 것이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

롤: 10 지지축 : 20

단턱 : 21 브러시 : 30

맨드릴 : 40 환봉 : 50

본 발명은 LCD 패널의 표면을 청소하는 롤 브러시에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대형 LCD 패널의 표면을 균일하게 청소할 수 있는 복합재료를 이용한 하이브리드형 롤 브러시에 관한 것이다.

최근 들어 브라운관을 대신하여 LCD가 디스플레이 매체로 많이 사용되고 있다. LCD는 기존의 브라운관에 비해 열이 덜 발생될 뿐만 아니라 부피도 작아 여러 분야에서 각광을 받고 있다. 이러한 LCD는 세정공정, 막 증착공정, 포토공정 등의 순서를 거친 후 절단공정을 끝으로 완성되는데, 모든 정밀 분야가 그러하듯이 최초 세정공정이 LCD 패널의 품질을 좌우하는데 매우 중요하다. LCD 패널의 세정공정에서는 주로 LCD 패널 위에 묻어 있는 불순물 제거작업이 이루어지며, 불순물을 제거하는 수단으로 롤 브러시가 사용된다.

일반적으로 사용되는 롤 브러시는 기다란 롤에 나일론 원사로 이루어진 브러시가 원주면을 따라 결합된 형태로서, 세정작업은 롤이 회전하면 롤에 결합된 브러시가 LCD 패널 표면을 흩어내는 방식으로 이루어진다.

롤은 주로 중공축 형태로 제작되는데 이는 브러시의 질량은 작고 롤에 작용하는 주된 힘은 비틀림이기 때문이다. 또한, 롤이 중실축 형태로 제작되면 롤의 자중이 중공축에 비해 매우 크므로 외력이 없는 상태에서는 중공축보다 더 잘 휘어지며, 질량 증가에 따른 구동력이 많이 필요하다는 단점이 있다.

한편, LCD 패널의 크기는 점차 대형화 되고 있는 추세에 있는데, 현재 거의 모든 LCD 생산공장이 1000×1200 크기의 제5세대 LCD 생산라인에서 1850×2100 크기의 제7세대 LCD 생산라인으로 바뀌고 있다. 이에 따라 대형화된 LCD 패널을 보다 효과적으로 세정할 수 있도록 롤의 길이도 길어지고 있다.

그러나, 종래 롤 브러시는 브러시가 결합된 롤이 휨에 약한 중공축 형태여서 대형화된 제7세대 LCD 패널을 세정하는데 적합하지 않았다. 즉, 롤이 자중에 의해 휘어짐에 따라 LCD 패널 표면과 브러시의 간격이 일정하지 않으므로, 종래 롤 브러시를 사용하면 대형화된 LCD 패널의 이물질을 효과적으로 제거할 수 없다. 또한, 롤의 휨 변형에 따라 LCD 패널 표면에 상대적으로 많이 접촉하는 브러시가 존재하게 되므로, 경우에 따라서는 브러시에 의해 LCD 패널 표면에 흠집이 발생될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대형 LCD 패널을 균일하게 세정할 수 있는 복합재료를 이용한 하이브리드형 롤 브러시를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 한 실시예에 따르면 대형 LCD 패널의 표면을 청소하는 롤 브러시로서, 금속재질로 이루어진 원통형의 롤, 상기 롤의 양 끝에 각각 결합되고 일단에 상기 롤의 단부와 대응되는 단턱이 형성된 지지축, 상기 롤의 외주면에 감겨져 상기 LCD 패널의 표면에 존재하는 이물질을 제거하는 브러시, 및 상기 롤이 자중에 의해 휘어지는 것을 방지할 수 있도록 상기 롤의 내측에 결합되는 복합재료로 이루어진 맨드릴을 포함하는 복합재료를 이용한 하이브리드형 롤 브러시가 제공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 대형 LCD 패널 청소용 롤 브러시의 한 실시예에 따른 분리 사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 도 1에 도시된 롤 브러시의 결합된 상태를 나타낸 것이고, 도 3은 도 2에 도시된 A 부분의 단면을 나타낸 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 롤 브러시는 롤(10), 지지축(20), 브러시(30), 및 맨드릴(40)로 구성되어 있으며, 결합되면 도 2에 도시된 형태가 된다.

롤(10)은 내부가 빈 원통형태로 금속재질로 이루어져 있다. 롤(10)의 원주면에는 브러시(30)가 결합된다. 브러시(30)는 띠 형태의 긴 밴드(31)에 매우 가는 나이론 원사(32)가 촘촘히 박힌 형태로서, 롤(10)의 원주면을 따라 감겨진다. 그러나, 이와 같이 브러시(30)는 롤(10) 원주면에 감는 방식은 롤(10)이 매우 긴 경우에는 비효율적이므로, 경우에 따라서는 나이론 원사(32)를 촘촘히 박힌 다수의 원형 고리를 롤(10)에 결합시켜 브러시(30)를 형성시킬 수도 있다.

롤(10)의 양 단에는 지지축(20)이 결합된다. 지지축(20)은 구동장치 또는 베어링과 결합되는 부재로 롤(10)과 마찬가지로 금속재질로 제작된다. 지지축(20)은 서로 다른 지름의 축이 순차적으로 결합된 형태로 되어 있다. 지지축(20)에서 지름이 상대적으로 작은 쪽은 베어링이 결합되고 큰 쪽은 롤(10)이 결합된다.

롤(10)과 결합되는 단부에는 도 3에 도시된 바와 같이 롤(10)의 내측에 끼워질 수 있는 단턱(21)이 형성되어 있다. 단턱(21)이 형성된 지지축(20)의 외측 지름은 롤(10)의 지름과 동일하다. 따라서, 롤(10)과 결합된 경계면이 하나의 축인 것처럼 매끄럽다. 단턱(21)을 매개로 연결된 롤(10)과 지지축(20)은 쉽게 분리되지 않는다. 그러나, 보다 확실한 체결을 위해 롤(10)과 지지축(20)의 결합 경계면을 용접할 수 있다.

한편, 롤(10) 양측에 결합되는 지지축(20) 중 적어도 하나에는 베어링 외에 기어 등이 결합될 수 있는 축부(22)가 형성되어 있으며, 이 축부(22)에는 기어를 고정시키기 위한 키홈(23)이 형성되어 있다.

롤(10)의 내측에는 맨드릴(40)이 결합된다. 맨드릴(40)은 길게 늘어진 롤(10)이 자중 또는 외력에 의해 휘어지는 것을 방지하는 역할을 한다. 따라서, 맨드릴(40)은 롤(10)의 길이방향으로 강성을 갖는 재질이면 좋다. 본 실시예에서는 이와 같은 점을 감안하여 섬유 복합재료를 롤(10)의 길이방향으로 적층하여 맨드릴(40)을 제작하였다. 이처럼 롤(10)의 내측에 복합재료로 이루어진 맨드릴(40)을 결합시키면 롤(10)의 휨 현상을 효과적으로 줄일 수 있다.

복합재료로서는 피치(pitch)계 탄소섬유, 판(PAN; 폴리아크로니트릴)계 탄소섬유, 유리섬유 등이 사용될 수 있다. 일반적으로 판계 탄소섬유는 기계적 강도가 높다. 피치계 탄소섬유는 원료인 피치로부터 유황, 인 등의 불순물을 없앰으로써 고강성을 갖는 것이 제조되고 있다. 한편, 이들 소재 중에서 판계 탄소섬유와 유리섬유는 연속 인발 성형 공법(pultrusion process)을 이용하여 연속적으로 동일한 단면 형상을 갖는 제품을 제조할 수 있기 때문에 제조 비용이 절감된다. 복합재료로 이루어진 제품을 제조하는 다른 방법으로서는 원통형 금형에 장섬유를 열경화성 수지에 함침시켜 일정한 속도로 감아 성형시키는 와인딩 공법이 있다. 이 공법은 원통형 제품의 성형에 매우 적합하며, 제품의 요구되는 특성에 따라 장섬유의 와인딩 각도를 다르게 할 수 있다는 이점이 있다.

맨드릴(40)은 위에서 설명한 바와 같이 롤(10)의 휨 현상을 방지하는 역할 을 한다. 따라서, 맨드릴(40)의 길이를 롤(10)과 동일하게 하는 것이 좋다. 그러나, 이러한 경우에는 지지축(20)의 단턱(21)에 맨드릴(40)이 결합되는 형태가 되므로 맨드릴(40)을 지지축(20)의 단턱(21)에 맞게 가공해야 하는 번거로움이 있다. 따라서, 이와 같은 수고를 덜기 위해서는 맨드릴(40)의 길이를 지지축(20)의 단부와 겹쳐지지 않도록 롤(10)의 전체 길이보다 짧게 하는 것이 좋다. 한편, 맨드릴(40)은 다른 부재와 마찬가지로 원통형인 것이 좋은데, 이는 롤(10)에 가중되는 무게를 줄여 최대한 휨 변형이 발생하지 않도록 하기 위한 것이다.

맨드릴은 전술한 복합재료 중에서 1가지 종류의 소재로만 제조되거나, 2가지 이상의 소재로 제조될 수 있다. 예를 들어, 맨드릴은 판계 탄소섬유 또는 피치계 탄소섬유로 제조될 수 있다. 그러나, 맨드릴을 피치계 탄소섬유로 제조하는 경우에, 가격이 높다는 문제가 있다. 따라서, 상대적으로 가격이 저렴한 유리 섬유 또는 판계 탄소섬유를 소재로 하는 중공 원통형 부재를 연속 인발 성형 공법을 이용하여 제조한 후에 그 외면에 피치계 탄소섬유로 이루어진 층을 와인딩 공법 등을 이용하여 적층하면 요구되는 강성을 갖는 맨드릴을 제조할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 B-B 단면을 도시한 것이다.

본 실시예에서는 도 4에 도시된 바와 같이 맨드릴(40) 내측에 환봉(50)을 더 결합시켰다. 환봉(50)은 롤(10)과 마찬가지로 금속재질로서, 롤(10)의 휨 현상을 보다 확실하게 차단하는 역할과 복합재료로 이루어진 맨드릴(40)이 파손되는 것을 방지하는 역할을 한다. 일반적으로 복합재료는 방향성을 가지므로 복합재료로 이루어진 맨드릴(40)이 경우에 따라 일 방향으로 쪼개질 수 있다. 이때, 앞의 실시 예에서처럼 내부에 아무런 보강재가 구비되어 있지 않으면, 맨드릴(40)이 본래의 기능을 재대로 발휘하지 못하는 문제가 발생된다. 따라서, 본 실시예에서는 이러한 점을 감안하여 맨드릴(40) 내측에 금속재질의 환봉(50)을 결합시켜 맨드릴(40)의 파손을 억제시킨 것이다.

맨드릴의 구조적 강성을 높이기 위한 다른 방법으로서, 맨드릴의 중공부 내면으로부터 맨드릴의 중심축을 향하여 연장되는 복수개의 리브를 형성할 수도 있다. 맨드릴을 연속 인발 성형 공법을 이용하여 제조하는 경우, 이러한 형태의 리브도 동시에 연속으로 형성할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 실시예에서는 롤 브러시의 지지축(20)이 짧고 베어링과 결합되는 지지축(20)의 직경이 앞의 실시예에 비하여 크게 형성되어 있어, 보다 길고 무거운 롤(10)을 안정적으로 지지할 수 있다. 또한, 본 실시예는 지지할 수 있는 하중이 증가된 만큼 브러시(30)를 보다 촘촘하게 롤(10)에 결합시킬 수 있어 LCD 패널의 표면을 보다 깨끗하게 세정할 수 있다. 따라서, 본 실시예는 제7세대 이상의 LCD 패널을 세정하기 위해 롤 브러시에 적용하는 것이 좋다.

본 발명은 자중 및 외력에 대한 휨 변형이 매우 작으므로 대형 LCD 패널의 표면을 균일하게 세정할 수 있다.

이상에서 복합재료를 이용한 하이브리드형 롤 브러시에 대한 기술사상을 첨 부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims

대형 LCD 패널의 표면을 세정하는 롤 브러시로서,

금속 재질로 이루어지고 중공부를 구비하는 원통 형상의 롤,

상기 롤이 자중에 의해 휘어지는 것을 방지할 수 있도록 상기 롤의 내측에 배치되며 복합재료로 이루어진 중공 원통 형상의 맨드릴,

상기 롤의 양 끝에 각각 결합되며, 상기 롤의 외경과 실질적으로 동일한 외경을 갖는 제1 외경부와 상기 롤의 중공부의 내경과 실질적으로 동일한 외경을 갖고 상기 롤의 중공부로 삽입되는 제2 외경부를 구비하는 지지축, 및

상기 롤의 외주면에 배치되어 상기 LCD 패널의 표면에 존재하는 이물질을 제거하는 브러시

를 포함하는 복합재료를 이용한 하이브리드형 롤 브러시.
청구항 1에 있어서,

상기 맨드릴의 길이는 상기 롤의 길이보다 짧으며, 상기 맨드릴의 양 단부는 상기 지지축의 제2 외경부의 단부와 각각 접촉하는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 하이브리드형 롤 브러시.
청구항 1에 있어서,

상기 맨드릴은 판(PAN; 폴리아크로니트릴)계 탄소섬유를 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 하이브리드형 롤 브러시.
청구항 1에 있어서,

상기 맨드릴은 피치계 탄소섬유를 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 하이브리드형 롤 브러시.
청구항 1에 있어서,

상기 맨드릴은 유리섬유로 이루어진 내층과 탄소섬유로 이루어진 외층을 갖는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 하이브리드형 롤 브러시.
청구항 1에 있어서,

상기 맨드릴은 판계 탄소섬유로 이루어진 내층과 피치계 탄소섬유로 이루어진 외층을 갖는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 하이브리드형 롤 브러시.
청구항 1 내지 6 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 맨드릴의 파단을 방지하기 위하여 상기 맨드릴 내측에 배치되는 금속 재질의 환봉을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 하이브리드형 롤 브러시.
청구항 1 내지 6 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 맨드릴은 그 중공부의 내면으로부터 중심축을 향하여 연장되는 복수개의 구조보강용 리브를 구비하는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 하이브리드형 롤 브러시.
청구항 1 내지 6 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 롤과 지지축의 이음부분은 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 하이브리드형 롤 브러시.