KR100745148B1 - 정전하를 이용한 유리 절단 방법 및 그의 유리 절단 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전하를 이용한 유리 절단 방법 및 그의 유리 절단 장치에 관한 것으로, 유리판에 크랙을 형성한 후 유리판에 정전하를 분포시켜 같은 극의 전하가 서로 반발하는 힘에 의해 크랙면에 척력을 발생시켜 크랙이 진행되도록 함으로써 유리판을 절단할 수 있다.

유리, 절단, 정전하, 크랙

Description

정전하를 이용한 유리 절단 방법 및 그의 유리 절단 장치{CUTTING METHOD OF GLASS PLATE WITH STATIC ELECTRICITY AND THEREOF CUTTING APPARATUS}

도 1은 종래 유리절단장치의 일예를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 정전하를 이용한 유리 절단 방법에 대한 흐름도이다.

도 3은 본 발명에 따른 정전하를 이용한 유리 절단 방법의 원리를 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 정전하 발생장치를 이용한 유리 절단장치의 개략적인 개념도이다.

도 5는 본 발명에 적용되는 마찰을 이용한 정전하 발생장치의 구체적인 일예를 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명에 적용되는 반 데 그라프(Van de graaff)를 이용하여 정전하를 발생하여 유리 절단의 구체적인 일예를 나타낸 도면이다.

도 7은 본 발명에 적용되는 웜셔스트(Wimshurst) 장치를 이용하여 정전하를 발생하여 유리 절단의 구체적인 일예를 나타낸 도면이다.

도 8은 본 발명에 적용되는 E-beam을 이용하여 정전하를 발생하여 유리 절단하는 구체적인 일예를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2 : 하부스테이지

3 : 지지핀

4 : 하우징

5 : 브러쉬

6 : 구동모터

100 : 유리판

160 : 크랙

200 : 유리,

210 : 금속 스테이지,

220 : 고무벨트,

230 : 외부케이스

240 : 고전압 전원 전극

250 : 전극

300 : 웜셔스트 장치,

310 : 유리,

320 : 도체 스테이지,

330 : 절연체 지지구조,

400 : E-빔건

410 : 유리.

본 발명은 정전하를 이용한 유리 절단에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정전하의 반발력을 이용하여 유리를 절단시킬 수 있는 정전하를 이용한 유리 절단 방법 및 그의 유리 절단 장치에 관한 것이다.

일반적으로 유리를 절단하는 방식은 다이어몬드 휠을 사용하여 스크라이빙 후 외력을 가하여 절단하고 절단면의 품질을 위해 후처리 공정을 한다.

도 1을 참조하면, 유리절단장치는 헤드부(3')에 다이어몬드 재질의 커팅휠(4')이 부착되고, 외관부의 상부에는 오일탱크(14')가 형성되어 있으며, 헤드부(3')는 외관부에 삽입되어 수나사 등의 연결부재(11')로 연결 고정되는 구조로 되어있다.

이러한 종래 유리절단장치는 유리판 표면에 절단할 부위를 나타내는 절단선을 표시해 놓고 유리절단장치를 손으로 잡고 사용자의 힘으로 가압을 하면서 순간적으로 절단장치를 절단선을 따라 이송시켜 유리판에 크랙을 주어 절단하는 것이다.

종래의 유리절단장치는 2축 혹은 3축 스테이지에 유리를 놓고, 다이아몬드 커팅휠을 장착하여 구동부를 움직여 다이아몬드 커팅휠이 유리에 스크라이빙후, 절단 공정을 거침으로 절단하게 된다.

이러한 기계적 접촉을 이용한 유리 절단은 절단면에 미세한 크랙이 잔류하여 절단 공정 후에 그라인딩, 세정 등의 공정이 추가적으로 필요하다. 또한 다이아몬 드 커팅휠은 소모품으로 대부분을 수입하게 되며 후처리 공정에서 또한 그라인더, 세정액등 많은 소모품을 쓰게 되어 지속적인 소모품 사용과 관리 유리 처리비가 소비된다.

이는 헤드부의 커팅휠과 유리판표면이 정확히 직각을 이루지 않고 좌측이나 우측으로 조금만 기울어져도 정확하게 절단선을 따라 크랙이 이루어지지 않고, 또한 절단된 면도 매끈하지 않아 제품의 질이 떨어지게 된다. 즉, 작업자의 숙련을 요구하는 것이다.

특히 직선일때 보다 약간의 굴곡이 있는 절단선을 따라 유리를 절단하기 위해서는 능숙한 기술자를 요하게 되고 숙련되지 않은 작업자들이 하기에는 많은 어려움이 발생하게 된다.

최근에는 열을 이용하여 유리를 가열한 뒤 냉각하여 이때 생기는 응력을 이용하여 유리를 절단하는 연구가 활발히 진행되어 왔으며, 특히 열을 공급하는 열원으로 레이저를 많이 이용한다. 이러한 레이저를 이용하여 유리를 절단할 때에는 열원(레이저)의 뒤에서 크랙이 발생되도록 하고, 이 크랙이 계속해서 열원을 따라가며 전파되어 유리가 절단된다.

레이저를 이용한 유리절단장치의 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 공개번호 특2000-40561호가 개시되어 있다. 특2000-40561호를 개략적으로 살펴보면, 유리판의 절단개시점에 미소한 크랙을 부여하는 크래킹수단과, 적어도 하나의 유리재료에 흡수되는 레이저빔에 의한 스크라이빙수단과, 적어도 하나의 레이저빔 조사후의 냉각유체에 의한 냉각수단과, 레이저빔에 의한 브레이킹수단을 포함하는 유리판 커팅장치에 있어서, 유리판의 절단개시점으로부터 유리판 절단길이의 소정의 영역에 유리판을 예열할 수 있는 예열수단을 더 포함하여 이루어진다.

이렇게 크랙과 레이저를 이용하여 유리를 절단하는 방식은 기존의 다이어몬드 휠을 이용한 절단 기술보다 월등한 절단면의 품질을 얻을 수 있어서 후처리 공정이 필요하지 않아 생산비 절감에 매우 큰 효과가 있다.

그러나, 레이저를 이용한 유리 절단에서는 면적이 큰 유리나 두께가 큰 유리를 절단하기 위해서는 고출력의 레이저를 사용하여야 하므로 에너지 소모가 증가되는 문제점이 있다. 또한 고출력 레이저는 매우 고가이므로 시설 구입비가 매우 비싼 문제점도 있다.

본 발명은 컷팅휠 또는 레이저를 이용한 유리판 절단에 있어서, 유리판의 크랙에 정전하를 분포시켜 정전하의 반발력을 이용하여 유리판을 절단할 수 있도록 하여 적은 에너지의 사용으로도 유리판을 절단할 수 있는 정전하를 이용한 유리 절단 방법 및 그의 유리 절단 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 반데그라프 정전하 발생장치는,

반데그라프의 금속구를 이용하고, 상면에 상기 유리가 위치하는 금속스테이지(210);

일측이 금속 스테이지(210)에 연결되는 고무벨트(220);

고무벨트(220)의 타측이 연결되고 고전압 전원전극(240)이 연결된 외부케이 스(230)로 구성되는 것이 바람직하다.

아울러, 웜셔스트 정전하 발생장치는,

상면에 상기 유리가 놓여지는 도체 스테이지(320); 및

도체 스테이지(320)와 전기적으로 연결되어 정전하를 발생시키는 웜셔스트 장치(300)로 구성될 수 있다.

또한, 고압 정전하 발생장치는,

유리의 일면에 E-빔을 조사하여 크랙을 형성시키는 E-빔건(400)를 포함할 수 있다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부 도면들과 관련되어 설명되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명확해질 것이다.

상기한 본 발명의 목적은, 유리판에 크랙을 형성한 후 유리판에 정전하를 분포시켜 같은 극의 전하가 서로 반발하는 힘에 의해 크랙면에 척력을 발생시켜 크랙이 진행됨으로써 유리판을 절단하도록 하는 것을 특징으로 하는 정전하를 이용한 유리 절단 방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.

또한, 상기한 본 발명은, 유리판 거치부와, 유리판의 크랙형성장치를 구비한 유리 절단 장치에 있어서, 유리판에 정전하를 분포시킬 수 있는 정전하 발생장치가 더 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 정전하를 이용한 유리 절단 장치에 의해 달성될 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 2는 본 발명에 따른 정전하를 이용한 유리 절단 방법에 대한 흐름도이고, 도 3은 본 발명에 따른 정전하를 이용한 유리 절단 방법의 원리를 나타낸 도면이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 정전하를 이용한 유리 절단 방법은, 유리판(100)에 절단선을 긋는 1단계(S1)와, 컷팅휠 또는 레이저를 이용하여 절단선을 따라 크랙(160)을 형성하는 2단계(S2)와, 유리판(100)에 정전하를 분포시키는 3단계(S3)와, 분포된 같은 극의 정전하가 서로 반발하는 힘에 의해 크랙면에 척력을 발생시켜 크랙(160)이 진행되도록 하여 유리판(100)을 절단시키는 4단계(S4)를 포함하여 이루어진다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 유리판(100)의 크랙(160)은 유리판(100)을 절단할 때 생기거나 혹은 유리판(100)을 절단하기 위해 보조적으로 형성시킨다. 이러한 크랙(160)이 있는 부분에 정전하를 분포시키면 서로 같은 극의 전하는 서로 반발하는 원리를 이용하여 크랙면을 밀게 되고 이러한 힘으로 크랙(160)이 진행되어 유리판(100)을 절단할 수 있게 된다.

한편, 유리판(100)에 정전하를 분포시키기 위한 정전하 발생장치는 다양하게 구현될 수 있으며, 용도에 맞는 방법을 채택할 수 있다.

정전하를 분포시키는 정전하 발생장치의 일예로는 마찰을 이용한 장치, 반데그라프(Van de graaff) 정전하 발생장치, 웜셔스트(Wimshurst) 정전하 발생장치 등 이 채택될 수 있으며, 이외에도 산업용으로 개발되어 있는 고압 정전하 발생장치가 채택될 수 있다.

마찰을 이용해 유리에 정전하를 발생시키는 방법은 서로 다른 물질과 마찰을 하여 유리를 대전시켜 정전하를 분포시키는 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 정전하 발생장치를 이용한 유리 절단장치의 개략적인 개념도이고, 도 5는 본 발명에 적용되는 마찰을 이용한 정전하 발생장치의 구체적인 일예를 나타낸 도면이다. 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 마찰을 이용하여 정전하를 발생시키는 정전하 발생장치(A)는, 하부스테이지(2)와, 유리판(100)이 놓여지는 복수개의 지지핀(3)과, 하부스테이지(2)의 상부에 설치된 하우징(4)과, 유리판(100)의 상면에 접하도록 배치되며 하우징(4)에 회전가능하게 설치된 브러쉬(5)와, 하우징(4)의 일측에 설치되어 브러쉬(5)를 회전시키는 구동모터(6)를 포함하여 이루어진다.

반데그라프 및 웜셔스트 정전하 발생장치는 공지된 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이렇게 유리판(100)에 고압의 정전하를 분포시키고 정전하를 공급하는 장치 부분은 절연되어야 한다. 즉 유리판(100)이 거치되는 하부스테이지(2)는 접지나 다른 정전하 공급원으로부터 절연되어야 한다.

도 6은 반 데 그라프 장치를 이용하여 정전하를 발생시켜 유리를 절단하는 구체적인 일예를 나타내는 그림이다. 반 데 그라프에서 발생되는 정전하들이 금속으로 된 스테이지(210)에 쌓이게 되고 이는 유리(200)에 정전하를 분포시킨다.

고전압 전원이나 접지는 전극에 연결되어 고무 벨트(220)에 정전하를 공급하며, 정전하는 전극(250)을 흘러 금속 스테이지(210)에 분포하게 된다.

마찬가지로 도 7은 웜셔스트 장치(300)를 이용하여 발생하는 정전하를 도체 스테이지(320)에 분포시키고 이로 인해 유리(310)에 정전하가 분포하게 된다. 도체 스테이지(320)는 절연체 지지구조(330) 상에 위치한다.

도 8은 E-빔을 이용하여 정전하를 발생시켜 유리를 절단하는 구체적인 일예를 나타내는 그림으로 E-빔건(400)을 이용하여 E-빔을 발생시키고, 발생된 E-빔을 이용하여 크랙 주변부에 정전하를 분포시켜 유리(410)를 절단한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 종래 컷팅휠 또는 레이저에 의한 유리 절단시 추가적인 절단력을 보강할 수 있으며, 특히 레이저를 이용한 유리 절단에서는 저출력 레이저로도 두껍고 큰 유리를 절단 가능하게 하는 장점이 제공된다.

또한, 본 발명은 기계적인 힘을 가하는 것이 아니라 정전하들의 분포에 의한 힘으로 적용되는 것이기에 유리를 곡선으로 절단 할 때에 기계적인 힘이 가지고 있는 제약을 받지 않는 장점이 제공된다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 자명하다.

Claims (7)

1. 유리판(100)에 크랙(160)을 형성한 후 유리판(100)에 정전하를 분포시켜 같은 극의 전하가 서로 반발하는 힘에 의해 크랙면에 척력을 발생시켜 크랙(160)이 진행됨으로써 유리판(100)을 절단하도록 하는 것을 특징으로 하는 정전하를 이용한 유리 절단 방법.
2. 유리판 거치부와, 유리판의 크랙형성장치를 구비한 유리 절단 장치에 있어서, 상기 유리판(100)에 정전하를 분포시킬 수 있는 정전하 발생장치가 설치된 장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 정전하를 이용한 유리 절단 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 정전하 발생장치는, 마찰을 이용한 장치, 반데그라프(Van de graaff) 정전하 발생장치, 웜셔스트(Wimshurst) 정전하 발생장치, 고압 정전하 발생장치 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 정전하를 이용한 유리 절단 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 마찰을 이용한 정전하 발생장치는,

   하부스테이지(2);

   유리판(100)이 놓여지는 복수개의 지지핀(3);

   상기 하부스테이지(2)의 상부에 설치된 하우징(4);

   상기 유리판(100)의 상면에 접하도록 배치되며 상기 하우징(4)에 회전가능하게 설치된 브러쉬(5); 및

   상기 하우징(4)의 일측에 설치되어 상기 브러쉬(5)를 회전시키는 구동모터(6);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 정전하를 이용한 유리 절단 장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 반데그라프 정전하 발생장치는,

   반데그라프의 금속구를 이용하고, 상면에 상기 유리가 위치하는 금속스테이지(210);

   일측이 상기 금속 스테이지(210)에 연결되는 고무벨트(220);

   상기 고무벨트(220)의 타측이 연결되고 고전압 전원전극(240)이 연결된 외부케이스(230)로 구성되는 것을 특징으로 하는 정전하를 이용한 유리 절단 장치.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 웜셔스트 정전하 발생장치는,

   상면에 상기 유리가 놓여지는 도체 스테이지(320); 및

   상기 도체 스테이지(320)와 전기적으로 연결되어 정전하를 발생시키는 웜셔스트 장치(300)로 구성되는 것을 특징으로 하는 정전하를 이용한 유리 절단 장치.
7. 제 3 항에 있어서, 상기 고압 정전하 발생장치는,

   상기 유리의 일면에 E-빔을 조사하여 크랙을 형성시키는 E-빔건(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전하를 이용한 유리 절단 장치.

Images