KR100712830B1 - 유리관 절단 방법 및 이를 수행하기 위한 유리관 절단 장치 - Google Patents

유리관 절단 방법 및 이를 수행하기 위한 유리관 절단 장치 Download PDF

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Abstract

유리관을 신속 및 정확하게 절단할 수 있는 절단 방법에 따르면, 대상물에 고정된 유리관을 기준으로 상하좌우 및/또는 회전 이동하며 가스 화염을 분사하여 유리관을 예열하고, 유리관의 둘레를 따라 가스 화염을 회전 이동시켜 대상물로부터 유리관을 절단한다. 이 경우, 유리관의 중심축에 대하여 나선 방향으로 이동하며 가스 화염을 분사하여 유리관을 예열할 수 있고, 유리관을 예열한 후에는 냉각 과정을 거쳐 절단 과정을 수행할 수 있다. 또한, 절단 후 대상물에 잔존하는 유리관의 단부에 프레스 암을 밀착 가압하여 잔존하는 유리관의 길이를 최소화시킬 수도 있다. 본 발명에 따르면, 대상물에 잔존하는 유리관의 응력 및 길이가 최소화된다.
유리관

Description

유리관 절단 방법 및 이를 수행하기 위한 유리관 절단 장치{METHOD FOR BREAKING A GLASS TUBE AND APPARATUS FOR BREAKING A GLASS TUBE USING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리관 절단 장치를 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시한 유리관 절단 장치를 이용한 유리관 절단 방법을 설명하기 위한 확대도들이다.
도 4는 도 2에 도시한 유리관의 최종 절단 상태를 설명하기 위한 확대도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100：유리관 절단 장치 102：대상물
104：유리관 107：유리팁
110：토치부 112：버너 노즐
114：노즐 프레임 120：가스 공급부
130：구동부 131：제1 구동 유닛
132：좌우 이동 모터 133：좌우 샤프트 어셈블리
134：전후 이동 모터 135：제2 구동 유닛
136：전후 샤프트 어셈블리 137：승강 모터
139：승강 샤프트 어셈블리 141：제3 구동 유닛
143：회전 샤프트 어셈블리 145：회전 모터
147：동력 전달 벨트 150：베이스 테이블
153：회전 플레이트 160：프레스부
162：베이스 컬럼 164：피벗 모터
166：프레스 암 167：몰드
170：홀더 171：승강부
175：파지부
본 발명은 유리관 절단 방법 및 이를 수행하기 위한 절단 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 가스 화염을 이용하여 유리관을 용융시켜 절단하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 유리관 절단 방법은 크게 물리적 힘을 이용하는 방법 및 열을 이용하는 방법으로 나눌 수 있다. 물리적 힘을 이용하는 방법은 유리관에 절개 홈을 형성한 뒤 절개 홈을 기준으로 양측부에 힘을 부가하여 수행한다. 하지만 물리적 힘을 이용하는 방법은 절단 공정 중에 유리관이 파손될 수 있으며, 유리관의 강도가 강할 경우 이를 적용하기 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 진공관과 같이 대상물의 내부가 특정 분위기로 조성된 경우, 절단 공정을 수행 시 상기 분위기를 저해할 수 있다. 이에 비하여, 열을 이용하는 방법은 유리관의 강도나 분위기를 크게 저하시키지 않고 절단 공정을 수행할 수 있다.
열을 이용하는 방법은 크게 전기 히터를 이용하는 방법, 가스 화염을 이용하는 방법으로 크게 나눌 수 있다.
전기 히터를 이용하는 방법에 따르면, 전기 히터로 유리관의 일정부위를 가열하여 유리관을 오므라들게 만든 후 상기 오므라든 부위를 커터(cutter)를 이용하여 절단한다. 하지만, 전기 히터의 배치문제로 인하여 유리판에 접착된 유리관을 절단하는 경우에는 많은 제약이 따른다. 실제로 전기 히터를 이용할 경우, 유리판으로부터 약 15㎜이상 거리를 두고 유리관 절단 공정을 수행해야 한다. 따라서 복사열이 많이 발생될 수 있고, 유리관도 짧게 절단할 수 없다.
또한, 가스 화염을 이용하는 방법에 따르면, 예열, 가열, 절단, 서냉 등의 공정을 수행하기 위한 각각의 설비들에 유리관을 순차적으로 투입시켜 절단 공정을 수행한다. 이 경우, 여러 대의 설비를 이용해야 하는 문제로 인하여, 경제적 및 시간적 손실이 초래된다. 또한, 일반적인 LNG, LPG 가스를 사용하므로 복사열이 많이 발생하는 문제도 있다. 복사열이 많이 발생하는 가스를 사용할 경우, 유리관을 국부적으로 가열하기 힘들뿐만 아니라 유리관이 접착된 유리판에 열 피로를 증가시킨다. 실제로 버너를 유리판으로부터 약 10㎜이상 이격 배치하여 절단공정을 수행하고 있다. 비록 전기 히터를 이용하는 경우보다는 작지만, 종래의 가스 화염을 이용할 경우에도 복사열이 많이 발생되며, 유리관도 짧게 절단할 수 없다.
전술한 바와 같이 종래의 유리 절단 방법 및 장치를 이용할 경우, 유리관을 짧은 길이로 절단할 수 없을 뿐만 아니라, 절단 공정도 신속 및 정확하게 수행할 수 없고, 열적 응력도 증가되는 등과 같은 많은 문제들이 야기된다. 이러한 문제들은 단순히 유리관에만 국한되지 않고, 유리관이 부착된 대상물에도 영향을 미치게 된다. 일예로, 면광원 장치에서의 주입팁과 배기팁은 유리관으로 제작되어 광원 본체에 접착된다. 주입팁과 배기팁은 내부가 진공 상태로 조성된 광원 본체에 방전 가스를 주입한 다음 광원 본체로부터 절단된다. 주입팁과 배기팁을 짧은 길이로 절단할 수 없을 경우, 면광원 장치의 전체 두께가 증가하게 되고, 절단 공정시 발생된 복사열에 의하여 면광원 장치의 디스플레이 품질도 저하된다. 이와 같은 문제들은 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, 이하 PDP라 한다), 진공 형광 디스플레이(Vacuum Fluorescent Display, 이하 VFD라 한다)에서도 유사하게 발생되고 있는 실정이다.
본 발명의 일 목적은 유리관을 효과적으로 절단할 수 있는 절단 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 절단 방법을 효과적으로 수행할 수 있는 절단 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 대상물에 고정된 유리관을 기준으로 상하좌우 및/또는 회전 이동하며 가스 화염을 분사하여 대상물로부터 유리관을 절단한 다음, 대상물에 잔존하는 유리관의 단부를 밀착 가압하여 잔존하는 유리관의 길이를 감소시킨다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 대상물에 고정된 유리관을 기준으로 상하좌우 및/또는 회전 이동하며 가스 화염을 분사하여 유리관을 예열하고, 유리관의 둘레를 따라 가스 화염을 회전 이동시켜 대상물로부터 유리관을 절단한다. 이 경우, 유리관의 중심축에 대하여 나선 방향으로 이동하며 가스 화염을 분사하여 유리관을 예열할 수 있다. 유리관을 예열한 후에는, 소정의 냉각 과정을 거친 후, 절단 과정을 수행할 수 있다. 또한, 유리관을 절단한 후에는, 대상물에 잔존하는 유리관의 단부를 밀착 가압하여 잔존하는 유리관의 길이를 줄일 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 유리관 절단 장치는, 대상물에 고정된 유리관으로 가스 화염을 분사하기 위한 토치부, 가스 화염을 생성하기 위한 가스를 토치부로 제공하는 가스 공급부, 그리고 대상물로부터 유리관을 절단하기 위하여 토치부를 유리관을 기준으로 상하좌우 및/또는 회전 이동시키기 위한 구동부를 포함한다. 이 경우, 대상물에 잔존하는 유리관의 길이를 감소시키기 위하여 대상물에 잔존하는 유리관의 단부를 밀착 가압하는 프레스부 및 유리관의 하단부를 파지하여 유리관 대상물로부터 잡아당기는 홀더가 더 구비될 수 있다.
본 발명에 따르면, 예열, 가열 및 절단, 냉각 등의 공정을 한 설비 내에서 신속 및 정확하게 수행하여 공정 효율을 극대화시킬 수 있으며, 직진성을 갖는 가 스를 사용하여 주변 대상물의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 대상물에 잔존하는 유리관의 내부 응력 및 길이도 최소화시킬 수 있다. 결과적으로는, 유리관을 정확 및 신속하게 절단할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 유리관 절단 방법 및 유리관 절단 장치에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리관 절단 장치를 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.
도 1을 참조하면, 유리관 절단 장치(100)는 토치부(torch member,110), 가스 공급부(120), 구동부(130), 프레스부(160) 및 홀더(170)를 포함한다.
토치부(110)는 버너 노즐(112) 및 노즐 프레임(114)을 포함한다. 버너 노즐(112)은 분출구가 유리관(104)의 측부를 향하도록 배치되고, 노즐 프레임(114)이 상기 버너 노즐(112)을 지지한다.
토치부(110)는 노즐 프레임(114)에 연결된 가스 공급부(120)로부터 연소 가스를 제공받는다. 그리고 가스 공급부(120)가 연결된 토치부(110)는 구동부(130)로부터 이동 및 회전 동력을 제공받는다.
우선, 구동부(130)에 대하여 설명하면, 구동부(130)는 제1 구동 유닛(131), 제2 구동 유닛(135) 및 제3 구동 유닛(141)을 포함한다. 제1 구동 유닛(131)은 제2 구동 유닛(135)의 상부에 설치되고, 제2 구동 유닛(135)은 제3 구동 유닛(141) 상부에 설치된다. 제3 구동 유닛(141)은 베이스 테이블(base table,150) 내부에 배치 되며, 베이스 테이블(150) 상면을 관통하여 제2 구동 유닛(135)과 연결된다.
제3 구동 유닛(141)은 회전 샤프트 어셈블리(143), 회전 모터(145) 및 동력전달 벨트(147)를 포함한다. 회전 샤프트 어셈블리(143)는 베이스 테이블(150)의 상면 중심부를 관통하도록 설치 고정된다. 회전 모터(145)는 회전 샤프트 어셈블리(143)의 하단부에 인접하도록 배치된다. 회전 샤프트 어셈블리(143)와 회전 모터(145)는 동력전달 벨트(147)에 의하여 서로 연결된다. 이 경우, 회전 모터(145)에서 발생된 회전 운동력은 동력전달 벨트(147)를 통하여 회전 샤프트 어셈블리(143)에 전달된다.
베이스 테이블(150)의 상면으로부터 돌출된 회전 샤프트 어셈블리(143)의 상단부에는 회전 플레이트(153)가 설치된다. 회전 플레이트(153) 상부의 일측에는 제2 구동 유닛(135)이 설치되고, 타측에는 프레스부(160)가 설치된다. 회전 플레이트(153)가 제3 구동 유닛(141)에 의하여 회전되면, 회전 플레이트(153)에 설치된 제2 구동 유닛(135) 및 프레스부(160)도 따라서 회전된다.
제2 구동 유닛(135)에 대하여 설명하면, 제2 구동 유닛(135)은 승강 모터(137) 및 승강 샤프트 어셈블리(139)를 포함한다. 승강 모터(137)는 베이스 테이블(150)의 상면으로부터 수직방향으로 설치되고, 승강 샤프트 어셈블리(139)는 승강 모터(137) 상에 설치된다.
승강 모터(137)는 승강 샤프트 어셈블리(139)에 수직 왕복 운동력을 제공한다. 즉, 승강 샤프트 어셈블리(139)는 승강 모터(137)에 의하여 Z축선을 따라서 이동된다. 승강 샤프트 어셈블리(139) 상에는 이후 설명될 제1 구동 유닛(131)이 설 치되어, 제1 구동 유닛(131)이 승강 샤프트 어셈블리(139)와 같이 Z축선을 따라서 이동한다.
제1 구동 유닛(131)은 수평면 상에서 토치부(110)를 수평방향으로 이동시키기 위한 장치로서, 제1 구동 유닛(131)은 좌우 이동 모터(132), 좌우 샤프트 어셈블리(133), 전후 이동 모터(134) 및 전후 샤프트 어셈블리(136)를 포함한다.
좌우 이동 모터(132)는 제2 구동 유닛(135) 상에 설치되고, 좌우 샤프트 어셈블리(133)는 좌우 이동 모터(132) 상에 설치된다. 좌우 이동 모터(132)는 좌우 샤프트 어셈블리(133)에 수평 왕복 운동력을 제공한다. 이 경우, 좌우 샤프트 어셈블리(133)는 좌우 이동 모터(132)에 의하여 Y축선을 따라서 이동된다.
전후 이동 모터(134)는 좌우 샤프트 어셈블리(133)의 상에 설치되고, 전후 샤프트 어셈블리(136)는 전후 이동 모터(134) 상에 지지된다. 전후 이동 모터(134)는 전후 샤프트 어셈블리(136)에 수평 왕복 운동력을 제공한다. 이 경우, 전후 샤프트 어셈블리(136)는 전후 이동 모터(134)에 의하여 X축선을 따라서 이동된다.
전후 샤프트 어셈블리(136)의 이동 방향과 좌우 샤프트 어셈블리(133)의 이동 방향이 서로 직교하는 것이 바람직하다.
전후 샤프트 어셈블리(136)에는 전술한 가스 공급부(120)가 연결된 토치부(110)가 설치된다. 보다 자세하게는, 전후 샤프트 어셈블리(136) 상에 가스 공급부(120)가 설치되고, 가스 공급부(120)의 전방부에 버너 노즐(112)을 포함한 노즐 프레임(114)이 설치된다.
이상 설명한 바를 요약하면, 토치부(110)는 제1 구동 유닛(131)에 의하여 지 지되고, 제1 구동 유닛(131)은 제2 구동 유닛(135)에 의하여 지지되며, 제2 구동 유닛(135)은 제3 구동 유닛(141)에 의하여 지지된다. 토치부(110)는 제1 구동 유닛(131)의 전후 이동 모터(134)에 의하여 X축 방향으로 이동되고, 제1 구동 유닛(131)의 좌우 이동 모터(132)에 의하여 Y축 방향으로 이동된다. 또한, 토치부(110)는 제2 구동 유닛(135)에 의하여 Z축 방향으로 이동되며, 제3 구동 유닛(141)의 Z축을 기준으로 회전된다. 즉, 토치부(110)는 구동부(130)에 의하여 3차원으로 이동 및 회전 가능하다.
토치부(110)는 독립적으로 이동하거나 회전할 수 있지만, 이동과 동시에 회전될 수도 있다. 보다 자세하게 설명하면, 제1, 제2 및 제3 구동 유닛들(131.135,141)은 각기 독립적으로 작동될 수 있지만, 서로 연동될 수도 있다. 제1, 제2 및 제3 구동 유닛들(131.135,141)이 서로 연동할 경우, 토치부(110)는 X축 방향으로 이동됨과 동시에 회전되거나, Y축 방향으로 이동됨과 동시에 회전되거나, Z축 방향으로 이동됨과 동시에 회전될 수 있다. 특히, Z축 방향으로 이동됨과 동시에 회전될 경우, 토치부(110)는 유리관의 중심축선을 기준으로 나선 방향으로 이동된다.
유리관(104)에 대한 토치부(110)의 수직/수평 위치를 조절하거나 회전시키기 위한 제1, 제2 및 제3 구동 유닛(131, 135, 141)은 제어부(도시하지 않음)에 설정된 프로그램에 따라서 자동으로 제어된다. 프로그램에 따라 구동 유닛들을 제어하는 기술은 이미 많은 공개공보에 개시되어 있는바 당업자라면 이를 용이하게 수행할 수 있을 것이다.
이어서 토치부(110)에 대하여 자세하게 설명하면, 토치부(110)는 유리관(104)에 가스 화염을 방출하여 예열 및 절단하기 위한 장치로서, 분출구가 유리관(104)의 측부를 향하도록 배치된 버너 노즐(112)과, 버너 노즐(112)을 지지 및 보호하기 위한 노즐 프레임(114)을 포함한다. 노즐 프레임(114)의 일측부에는 가스 공급부(120)가 연결되고, 버너 노즐(112)은 가스 공급부(120)로부터 연소 가스를 제공받아 화염을 방출한다. 이 경우, 상기 연소 가스를 저장하기 위한 저장 탱크(도시되지 않음)는 유리관 절단 장치(100) 내부에 내장되거나, 외부에 배치되어 가스 공급부(120)에 독립적으로 연결될 수 있다.
상기 연소 가스의 종류는 매우 다양하다. 일반적인 LNG 또는 LPG 가스가 연소 가스로 선택될 수 있지만, 바람직하게는 가스 화염의 직진성을 향상시키기 위한 혼합 가스를 연소 가스로 선택하는 것이 바람직하다. 상기 혼합 가스의 예로서 브라운 가스가 있다. 브라운 가스는 수소와 산소가 약 2:1의 화학 당량비 또는 몰비로 혼합된 가스이다. 브라운 가스는 물을 전기 분해하여 생성할 수 있다. 브라운 가스는 자체 산소에 의하여 완전 연소되는 특징을 가진다. 브라운 가스를 연소시킬 경우, 가스 화염을 길게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 한점에 모여드는 핀포인트 화염을 만들 수 있다. 상기와 같은 핀포인트 화염은 열의 발산 정도가 적어 주변에 열 피로를 주지 않으면서 유리관을 국부적으로 가열할 수 있다. 예를 들어, 면광원 장치의 주입팁 또는 배기팁을 절단할 경우, 상기와 같은 브라운 가스를 사용하면 광원 본체가 열에 의하여 손상되는 것을 최소화시킬 수 있다.
홀더(170)는 유리관(104)의 하부에 위치된다. 홀더(170)는 크게 승강부(171) 와 파지부(175)로 이루어진다. 승강부(171)는 파지부(175)를 지지할 뿐만 아니라 파지부(175)를 승강시킨다. 파지부(175)는 유리관(104)의 하단부를 파지한다. 비록 도시하지는 않았지만, 홀더(170)는 유리관(104)을 안전하게 파지하기 위하여 충격 완화 부재를 더 포함할 수 있다. 파지부(175)가 유리관(104)을 파지한 상태에서 승강부(171)로부터 하강력을 전달받으면, 유리관(104)에는 대상물(102)로부터 유리관(104)을 이격시키는 힘이 발생된다.
홀더(170)는 유리관(104)의 신속한 절단을 돕는다. 보다 자세하게 설명하면, 홀더(170)는 가스 화염을 이용한 유리관(104)의 절단 공정 시, 유리관(104)을 하방으로 잡아당겨 가열 부위가 신속하게 얇아지도록 한다. 가열 부위가 얇아질수록 유리관(104)은 빨리 절단된다. 또한, 홀더(170)는 절단된 유리관(104)이 낙하되는 것을 방지하여 안전사고까지 예방할 수 있다. 그러나 절단 공정 시 홀더(170)가 반드시 이용되어야 하는 것은 아니며, 필요에 따라 선택적으로 이용될 수 있음을 밝혀둔다.
프레스부(160)는 베이스 테이블(150) 상에 설치된다. 프레스부(160)는 베이스 칼럼(base column,162), 피벗 모터(164) 및 프레스 암(166)을 포함한다. 베이스 칼럼(162)은 베이스 테이블(150)의 상면으로부터 수직방향으로 설치되고, 피벗 모터(164)는 베이스 칼럼(162)의 상단부에 설치된다. 또한, 피벗 모터(164)에는 프레스 암(166)이 연결된다. 이 경우, 베이스 칼럼(162)은 프레스 암(166)을 포함한 피벗 모터(164)를 지지하고, 피벗 모터(164)는 프레스 암(166)으로 회전 운동력을 제공한다.
베이스 칼럼(162)은 다단으로 구성될 수 있으며, 상기 다단에는 리프터가 내장되어 수직방향으로 승강될 수도 있다. 베이스 칼럼(162)의 최상부에 위치하는 단부에는 피벗 모터(164)가 설치된다. 프레스 암(166)은 피벗 모터(164)의 일단부에 연결되어 회전 운동한다.
프레스 암(166)의 타단부에는 몰드(167)가 형성된다. 몰드(167)를 포함한 프레스 암(166)은 세라믹 또는 특수 합금과 같이 내열재로 이루어진 것이 바람직하다. 프레스 암(166)은 피벗 운동하여 대상물에 잔존하는 유리관(104)의 단부를 밀착 가압한다. 이로써, 대상물에 잔존하는 유리관(104) 단부의 길이는 줄어든다. 또한 가압된 유리관 단부는 몰드(167) 형상에 대응하게 변형된다. 따라서 몰드(167)는 목표하는 유리관(104)의 단부 형상에 대응되도록 제조될 수 있다.
대상물(102)에 고정된 유리관(104)은 프레스부(160)와 토치부(110) 사이에 배치된다. 대상물(102)의 일예로서, 방전 공간이 마련된 면광원 장치가 있다. 이 경우, 면광원 장치는 격벽이 일체형 또는 격벽 독립형 모두 선택될 수 있다.
유리관(104)이 연결되며 내부에 소정의 분위기가 조성되는 대상물(102)은 매우 다양하다. 따라서 대상물을 한정하는 것은 어렵다. 하지만 당업자라면 본 실시예에 적용 가능한 대상물을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시한 절단 장치를 이용하여 유리관을 절단하는 방법을 설명하기 위한 부분 확대도들이고, 도 4는 도 2에 도시한 유리관의 최종 절단 상태를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 절단 공정을 수행하기 위하여 우선 유리관 절단 장치(100)로 유리관(104)을 포함한 대상물(102)을 이동시킨다. 이 경우, 유리관(104)을 프레스부(160)와 토치부(110) 사이에 배치한다. 다르게는, 유리관(104)이 프레스부(160)와 토치부(110) 사이에 배치되도록 유리관 절단 장치(100)를 이동시킬 수 있다.
유리관(104)의 배치가 완료되면, 토치부(110)의 버너 노즐(112)이 유리관(104)에 근접하도록 토치부(110)를 수평 이동시킨다. 토치부(110)를 수평 이동시키기 위하여 제1 구동 유닛(131)을 이용하는 것이 바람직하다. 유리관(104)과 버너 노즐(112)의 이격 거리는 공정 조건에 따라 당업자가 용이하게 선택할 수 있을 것이다.
유리관(104)에 대한 토치부(110)의 위치 정렬이 완료되면, 유리관(104)에 대한 예열 공정을 수행한다. 예열 공정은 유리관(104)에 대하여 토치부(110)를 상하 좌우로 이동시키거나, 회전 이동시켜가며 실시할 수 있다. 다르게는, 토치부(110)를 상하좌우로 이동시킴과 실질적으로 동시에 회전시켜가며 실시할 수도 있다. 바람직하게는, 토치부(110)를 유리관(104)의 길이 방향 즉, 상하 방향으로 이동시킴과 동시에 회전시켜가며 수행한다. 이 경우, 토치부(110)는 나사선 모양으로 유리관(104) 둘레를 회전하게 된다. 나사선 모양으로 유리관(104) 둘레를 회전하며 예열 공정을 수행할 경우, 유리관(104)은 균일하게 가열되어 내부 응력이 감소하게 된다. 내부 응력이 감소하면, 절단 공정 시 유리관(104)의 파손이나 이상 변형을 최소화시킬 수 있다. 보다 발전적으로는 유리관(104)의 파손을 방지하기 위하여 유리관(104)과 토치부(110)의 간격을 조절해가며 단속적으로 예열할 수도 있다.
전술한 바와 같은 예열 공정의 온도 및 시간은 유리관(104)의 특성에 따라 다양하게 조절될 수 있으며, 당업자라면 이를 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
예열 공정은 대상물(102)에 열적피로를 최소화시키기 위하여 직진성을 갖는 가스 화염을 이용하는 것이 바람직하다. 직진성을 갖는 가스 화염은 다양한 가스로부터 생성될 수 있다. 일예로, 브라운 가스(brown gas)로부터 가스 화염을 생성할 수 있다.
브라운 가스는 수소와 산소가 약 2:1의 화학 당량비 또는 몰비로 혼합 가스이다. 브라운 가스는 임플로젼(implosion) 현상을 일정시간 지속시켜 가스 화염이 한점을 향해 모여들도록 한다. 브라운 가스는 자체 산소에 의하여 완전 연소되기 때문에 연소 시 이산화탄소 등의 부산물이 생성되지 않는다. 가스 화염으로부터 부산물이 생성되지 않으면 유리관(104) 내부 분위기 저하를 방지할 수 있기 때문에 매우 바람직하다. 본 실시예에서는 연소 가스로서 브라운 가스에 대하여만 설명하였지만, LPG나 LNG 가스와 같은 가스를 사용할 수도 있음은 당업자에게 자명한 사실이다.
예열 결과, 유리관(104)의 길이는 신장되면서 내경은 줄어든다. 만약, 내부가 진공상태로 조성된 대상물(102)과 연통된 유리관(104)을 예열할 경우, 유리관(104)의 외부가 내부로 수축하여 말아 올라갈 수 있다. 이러한 현상은 면광원 장치에서의 주입팁 또는 배기팁을 예열할 경우에도 유사하게 발생될 수 있다. 예열 공정은 이러한 수축 현상이 발생되기 직전에 중지하는 것이 바람직하다.
유리관(104)의 예열이 완료되면, 소정의 냉각 공정을 수행한다. 예열된 유리 관(104)을 냉각하는 이유는 유리관(104)을 정확하게 절단하기 위함이다. 보다 자세하게 설명하면, 예열 공정에 의하여 (준)용융 상태가 된 유리관(104)을 국부적을 가열할 경우, 유리관(104)의 가열 부위에서만 변형이 일어나는 것이 아니라 용융된 유리관 전체가 변형을 일으킬 수 있다. 일예로, 유리관(104)의 하단부가 오그라들어 유리관(104) 내부로 들어갈 수 있다. 이와 같이 유리관(104)이 이상 변형을 일으키면 정확하게 절단하기 어려워진다. 따라서 소정의 냉각 공정을 통하여 유리관(104)을 경화시키는 것이 바람직하다. 냉각 공정은 상온에서 약 5초미만으로 수행하는 것이 바람직하다. 하지만 냉각 공정의 온도 및 시간은 따라 다르게 조절할 수도 있으며, 유리관(104)에 가스 화염을 단속적으로 가하면서 수행할 수도 있다.
냉각 공정에 이어 가열 및 절단 공정을 수행한다. 가열 및 절단 공정은 유리관(104)의 둘레를 따라 회전하며 가스 화염을 분사하여 수행한다. 또한, 가열 및 절단 공정은 대상물(102)의 하면으로부터 제1 간격(D1)만큼 이격된 지점에서 수행한다. 가열 및 절단 공정의 온도 및 시간은 당업자라면 용이하게 선택할 수 있을 것이다.
가열 및 절단 공정은 제1 간격(D1)은 대상물(102)에 열적피로를 주지 않기 위하여 대상물(102)의 하면으로부터 가능한 먼 지점에서 수행하는 것이 바람직하다. 하지만, 제1 간격(D1)이 너무 클 경우, 최후 대상물(102)에 잔존하는 유리팁(107)의 길이(D3)가 증가하는 문제가 발생한다.
이를 개선하기 위하여, 본 실시예에서는 대상물(102)의 하면으로부터 목표하는 유리팁(107)의 길이(D3)보다 큰 제1 간격(D1)만큼 이격시켜 가열 및 절단 공정 을 수행한다.
소정의 온도로 소정의 시간동안 유리관(104)을 가열하면, 유리관(104)의 가열부위(105)는 중심부를 향하여 계속적으로 수축하고, 마침내 봉합된다. 즉, 유리관(104)은 가열부위(105)를 기준으로 절단된다. 절단된 유리관(104)은 중력에 의하여 자유 낙하되고, 대상물(102)에는 제1 간격(D1)만큼의 유리관(104)이 잔존한다. 이 경우, 상기 잔존하는 유리관(104)의 단부는 봉합되어 대상물(102) 내부의 분위기는 실질적으로 일정하기 유지된다.
보다 신속하고 효과적으로 유리관(104)을 절단하기 위해서는, 유리관(104)을 가열함과 동시에 유리관(104)을 하방으로 잡아당기는 것이 바람직하다. 유리관(104)을 잡아당기면서 가열 공정을 수행할 경우, 유리관(104)의 가열부위(105)는 빠르게 수축하게 되어 바로 절단된다. 유리관(104)을 잡아당기기 위해서는 도 1에 도시된 바와 같은 홀더(170)를 이용할 수 있다.
가열 및 절단 공정에 이어서 프레싱 공정을 수행한다. 프레싱 공정은 대상물(102)에 잔존하는 유리관(104)의 단부를 수직방향으로 가압하여 수행한다. 유리관(104)이 절단된 직후, 상기 잔존하는 유리관(104)의 단부는 용융된 상태이다. 프레스 암(166)을 피벗 회전시켜 상기 용융된 유리관(104)의 단부에 몰드(167)를 접촉시킨다. 이 결과, 유리관(104)의 단부는 몰드(167) 형상에 대응되게 변형됨과 동시에 상방으로 압착되어 유리관(104)의 일부가 대상물(102) 내부로 삽입된다. 따라서 잔존하는 유리관(104)의 길이가 감소된다. 프레싱 공정은 대상물(102)에 잔존하는 유리관(104)의 길이를 최소화시키기 위하여 수행되는 것이지만, 반드시 필요한 것 은 아니며 선택적으로 수행될 수 있음을 밝혀둔다.
프레싱 공정 후에는 서냉 공정을 수행한다. 서냉 공정은 잔존하는 유리관(104)의 하단부에 가스 화염을 단속적으로 가하면서 수행한다. 서냉 공정은 잔존하는 유리관(104)을 대상물(102) 내부로 더 삽입시켜 잔존하는 유리관(104)의 길이를 줄임과 동시에 대상물(102) 내부를 효과적으로 밀폐하기 위한 유리팁(107)을 형성하기 위하여 수행한다. 서냉 공정 시 가스 화염을 이용하는 이유는 이후 유리팁(107)이 파손되는 것을 방지하기 위함이다.
서냉 공정은 제1, 제2 및 제3 구동 유닛(131, 135, 141) 모두를 이용하여 수행하는 것이 바람직하다. 보다 발전적으로, 잔존하는 유리관(104)의 하단부를 가열하기 위하여 수직하게 배치된 보조 토치부(도시되지 않음)를 더 형성할 수도 있다.
본 실시예에서는 구체적인 예로서 면광원 장치를 들어 설명하였으나, PDP, VFD 등과 같이 유리관을 이용하는 모든 산업 분야에 본 발명을 적용할 수 있음을 밝혀둔다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 예열, 가열 및 절단, 서냉 등의 공정을 한 설비 내에서 신속 및 정확하게 수행할 수 있어, 각 공정 효율들 및 전체 공정 효율을 을 극대화시킬 수 있다. 또한, 직진성을 갖는 가스를 사용하여 가스 화염을 생성하고, 대상물의 하면으로부터 비교적 먼 지점에서 가열 및 절단 공정을 수행하여 주변 대상물의 손상을 방지할 수 있다. 나아가, 절단 공정이후 유리관의 단부를 밀착 가압함으로써, 대상물에 잔존하는 유리관의 길이도 최소화시킬 수 있다. 결과 적으로는 유리관을 신속 및 정확하게 절단할 수 있다.

Claims (26)

  1. 대상물에 고정된 유리관의 주위를 이동하며 가스 화염을 분사하여 상기 대상물로부터 상기 유리관을 절단하는 단계; 그리고
    상기 대상물에 잔존하는 유리관의 단부를 밀착 가압하여 상기 대상물에 잔존하는 유리관의 길이를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 절단하는 단계는,
    상기 유리관을 기준으로 상하좌우 이동 및 회전 이동 중 적어도 하나의 이동을 하며 가스 화염을 분사하여 상기 대상물로부터 상기 유리관을 절단하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 수소와 산소가 2:1의 몰(mole)비로 혼합된 가스를 연소시켜 상기 가스 화염을 생성하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 유리관은 진공 상태로 조성된 상기 대상물의 내부와 연통된 것을 특징으로 하는 유리관 절단 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 대상물은 면광원 본체, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 진공 형광 디스플레이(Vacuum Fluorescent Display)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 절단하는 단계는,
    상기 유리관의 주위를 이동하며 가스 화염을 분사하여 상기 유리관을 예열하는 단계; 그리고
    상기 유리관의 둘레를 따라 상기 가스 화염을 회전 이동시켜 상기 대상물로부터 상기 유리관을 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 예열하는 단계는,
    상기 유리관을 기준으로 상하좌우 이동 및 회전 이동 중 적어도 하나의 이동을 하며 가스 화염을 분사하여 상기 유리관을 예열하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 예열하는 단계는,
    상기 유리관의 중심축에 대하여 나선 방향으로 이동하며 상기 가스 화염을 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 예열된 유리관을 냉각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 절단하는 단계는,
    상기 유리관을 상기 대상물로부터 잡아당기는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 밀착 가압된 유리관의 피로도를 감소시키기 위하여 상기 가스 화염을 이용하여 상기 밀착 가압된 유리관을 단속적으로 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 방법.
  12. 대상물에 고정된 유리관의 주위를 이동하며 가스 화염을 분사하여 상기 유리관을 예열하는 단계; 그리고
    상기 유리관의 둘레를 따라 상기 가스 화염을 회전 이동시켜 상기 대상물로부터 상기 유리관을 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 수소와 산소가 2:1의 몰(mole)비로 혼합된 가스를 연소시켜 상기 가스 화염을 생성하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 대상물은 면광원 본체, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 진공 형광 디스플레이(Vacuum Fluorescent Display)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 방법.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 예열하는 단계는,
    상기 유리관을 기준으로 상하좌우 이동 및 회전 이동 중 적어도 하나의 이동을 하며 가스 화염을 분사하여 상기 유리관을 예열하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 방법.
  16. 제 12 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 예열하는 단계는,
    상기 유리관의 중심축에 대하여 나선 방향으로 이동하며 상기 가스 화염을 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 방법.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 예열된 유리관을 냉각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 방법.
  18. 제 12 항에 있어서, 상기 대상물에 잔존하는 유리관의 단부를 밀착 가압하여 상기 대상물에 잔존하는 유리관의 길이를 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 방법.
  19. 제 12 항에 있어서, 상기 절단하는 단계는,
    상기 유리관을 상기 대상물로부터 잡아당기는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 방법.
  20. 대상물에 고정된 유리관으로 가스 화염을 분사하기 위한 토치(torch)부;
    상기 가스 화염을 생성하기 위한 가스를 상기 토치부로 제공하는 가스 공급부; 그리고
    상기 대상물로부터 상기 유리관을 절단하기 위하여 상기 토치부가 상기 유리관의 주위를 이동하도록 구동하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 구동부는,
    상기 토치부가 상기 유리관을 기준으로 상하좌우 이동 및 회전 이동 중 적어도 하나의 이동을 하도록 구동하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 장치.
  22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 상기 구동부는
    상기 유리관에 대한 상기 토치부의 수평위치를 조절하기 위하여 상기 토치부에 수평 왕복 운동력을 제공하는 제1 구동 유닛;
    상기 유리관에 대한 상기 토치부의 수직위치를 조절하기 위하여 상기 토치부에 수직 왕복 운동력을 제공하는 제2 구동 유닛; 그리고
    상기 유리관의 둘레를 따라 상기 토치부를 회전시키기 위하여 상기 토치부에 회전 운동력을 제공하는 제3 구동 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 대상물에 잔존하는 유리관의 길이를 감소시키기 위하여 상기 잔존하는 유리관의 단부를 밀착 가압하는 프레스부를 더 포함하고,
    상기 제3 구동 유닛은 상기 유리관의 둘레를 따라 상기 프레스부를 회전시키기 위하여 상기 프레스부에 연결된 것을 특징으로 하는 유리관 절단 장치.
  24. 제 20 항에 있어서, 상기 대상물에 잔존하는 유리관의 길이를 감소시키기 위하여 상기 잔존하는 유리관의 단부를 밀착 가압하는 프레스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 장치.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 프레스부는
    상기 잔존하는 유리관의 단부에 접촉되는 프레스 암; 및
    상기 프레스 암으로 피벗 운동력을 제공하기 위한 프레스 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 장치.
  26. 제 20 항에 있어서, 상기 유리관의 하단부를 파지하여 상기 유리관을 상기 대상물로부터 잡아당기는 홀더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관 절단 장치.
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