KR101163568B1

KR101163568B1 - 입체유리제품의 성형장치

Info

Publication number: KR101163568B1
Application number: KR1020110109308A
Authority: KR
Inventors: 이덕수
Original assignee: (주)육일씨엔에쓰
Priority date: 2011-10-25
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2012-07-06

Abstract

본 발명은 입체유리제품의 성형장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 입체유리제품의 성형장치는, 베이스 프레임(22)의 상측에 배치된 칼럼 프레임(20); 칼럼 프레임(20)의 한쪽에 설치되고 램(150)이 수치 제어되어 부등속도로 강압되는 가압구동 유닛(100); 및 램(150)의 하단과 베이스 프레임(22)의 상측의 사이에 배치되고, 가공대상의 유리소재(300)에 대하여 클램핑이 선행되고 유리소재(300)에 대하여 성형이 후행되는 성형 유닛(200);을 포함한다.

Description

입체유리제품의 성형장치{Forming device of 3D Glass Products}

본 발명은 입체유리제품의 성형장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 평판형의 유리 소재를 굴곡의 입체를 가지도록 성형하는 입체유리제품의 성형장치에 관한 것이다.

일반적으로 유리는 주방용품, 전자제품, 공예품 등 다양한 산업분야에서 제품소재로 널리 이용되고 있고, 근래에 들어 스마트 폰 등의 하이테크놀로지(high-technology) 제품이 등장하면서 유리 부분의 외관과 강성을 요구되고 있다.

한편, 하이테크놀로지 제품은 영상이 표시되는 디스플레이가 배치되는데, 그 디스플레이의 표면 형상은 단순한 평탄한 모양이었지만, 더욱 미려한 곡률의 입체(3D)모양을 가지질 것이 요구되고 아울러 정밀한 성형제품이 요구된다.

종래의 유리의 가공공정을 살펴보면, 유리 원자재를 절삭 가공하는 가공단계, 특정한 형상으로 성형하는 성형단계, 강성을 강화시키는 강화단계, 표면에 정보를 인쇄하는 인쇄단계 및 표면을 강화시키도록 하는 코팅단계를 포함하여 구성되고, 이후 품질검사 및 포장 단계를 거처 출하하게 된다.

한편, 상술한 가공단계에서는 두꺼운 유리를 수치제어 밀링 머신에서 절삭가공이 이루어질 수 있고, 소망하는 형상모양으로 가공하게 된다.

또한, 상술한 성형단계에서는 연속형 가스 성형로가 알려져 있고, 이는 가스식 연속로에서 흑연을 소재로 하는 공구(tool)을 이용하는 방식이다.

좀 더 상세하게는, 흑연판재에 성형부(상/하 2매 또는 상/중/하 3매)를 기계 조각한 상/하판 사이에 유리판(Cut Glass)을 넣고, 상부에 무게 추를 올려 연속로의 그물벨트(Mesh Belt)에 얹어 노(爐)속으로 진행시키면 유리판은 변형점(Strain Point, 560℃)에서 서서히 연화점(Softening Point, 843℃)까지 진행하는 과정에서 공구의 형상대로 성형되는 방식이다.

그러나 종래의 입체유리성형의 방식은 공구의 형상을 임의로 수정하기 어렵고, 수정 상황이 발생할 때에는 공구를 요구사항에 맞게 다시 제작하여야 하므로 과다한 비용이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 무게 추의 하중에 의해 눌려지면서 성형되는 것으로 무게 추의 미세 유동에 따라 곡면부의 재현성이 매우 낮아 정밀한 입체유리성형 제품을 제조하는 데에 한계가 있다.

또한, 종래의 입체유리성형의 방식은 폴리싱(Polishing) 공정을 반드시 필요로 하고, 사전 준비시간(Tact time)이 무척 긴 문제점이 있다.

상술한 폴리싱 공정을 부연 설명하면, 금형 성형부에 귀금속 증착을 하여 금형 표면을 경면화하여 제품의 투명도를 향상시키고, 이때 고열에서 유리와 금속의 융착 현상을 방지하여야 하는 공정이다.

또한, 연속형 가스 성형로에서의 성형작업은 작업준비시간이 길고, 로(爐)속에 공기침입을 100%완벽하게 차단하기 어려워 공구(Tool)의 산화가 심하고, 공구의 파손이 자주발생하며, 생산성이 낮은 문제점이 있다.

등록특허공보 제10-0694359호, 2007.03.06 공개특허공보 제10-2006-0084371호, 2006.07.24 공개특허공보 제10-2011-0043633호, 2011.04.27

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 입체 형상 모양의 정밀도를 향상시키고, 입체유리제품의 공정을 간소화 하도록 하며, 사전준비 작업에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있도록 하고, 공구의 수명을 연장시킬 수 있도록 하는 입체유리제품의 성형장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 입체유리제품의 성형장치는, 베이스 프레임(22)의 상측에 배치된 칼럼 프레임(20); 상기 칼럼 프레임(20)의 한쪽에 설치되고 램(150)이 수치 제어되어 부등속도로 강압되는 가압구동 유닛(100); 및 상기 램(150)의 하단과 상기 베이스 프레임(22)의 상측의 사이에 배치되고, 가공대상의 유리소재(300)에 대하여 클램핑이 선행되고 상기 유리소재(300)에 대하여 성형이 후행되는 성형 유닛(200);을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 입체유리제품의 성형장치의 상기 가압구동 유닛(100)은, 상기 칼럼 프레임(20)의 한 쪽에 회전가능하게 배치된 볼 스크루(110); 상기 칼럼 프레임(20)의 한쪽에 배치되고, 상기 볼 스크루(110)에 동력을 전달하여 상기 볼 스크루(110)를 회전 구동시키는 서보모터(130); 상기 램(150)에 설치되고, 상기 볼 스크루(110)와 나사 결합되어 상기 볼 스크루(110)가 회전 운동할 때에 상기 램(150)을 승강 선형 운동하도록 하는 너트 블록(160); 및 상기 램(150)과 상기 칼럼 프레임(20)의 한쪽에 배치되어 상기 램(150)의 회전운동을 방지하여 승강 운동을 안내하도록 하는 LM가이드 유닛(170);을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 입체유리제품의 성형장치는, 상기 볼 스크루(110)의 한쪽에 설치되어 상기 볼 스크루(110)에 작용되는 압력 값을 검출하는 압력 감응 유닛(120); 및 상기 서보모터(130)의 한쪽에 설치되어 상기 서보모터(130)의 회전변위 값을 검출하는 행정거리 변위 감응유닛(140);을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 입체유리제품의 성형장치의 상기 성형 유닛(200)은, 상기 램(150)의 단부에 설치되어 전열을 방지하는 제1 냉각판(210a); 상기 제1 냉각판(210a)의 하측에 설치된 제1 서포터 샤프트(220a); 상기 제1 서포터 샤프트(220a)에 무부하 상태로 배치되고 하측에 제1 포켓(232a)이 형성된 제1 단열 케이스(230a); 상기 제1 단열 케이스(230a)의 한쪽에 배치되어 발열하는 제1 가열 유닛(290a); 상기 제1 서포터 샤프트(220a)의 하측단부에 설치되고 작동 홀(242)이 관통되게 형성된 제1 고정판(240a); 상기 작동 홀(242)에 관통하여 무부하 상태로 배치되는 볼트 샤프트(260); 상기 볼트 샤프트(260)에 의해 체결 고정되어 상기 유리 소재(300)를 선행하여 가압하는 프레셔 유닛(270); 상기 볼트 샤프트(260)에 삽입되고 상기 제1 고정판(240a)과 상기 프레셔 유닛(270)의 사이에 배치되어 확장되는 방향으로 복원력을 작용하는 스프링(262); 상기 제1 고정판(240a)의 하측에 설치되고 상기 프레셔 유닛(270)의 최하단보다 높게(h) 배치되어 상기 유리 소재(300)를 후행하여 성형하는 제1 코어 유닛(280a); 상기 베이스 프레임(22)의 상측에 설치되어 전열을 방지하는 제2 냉각판(210b); 상기 제2 냉각판(210b)의 상측에 설치된 제2 서포터 샤프트(220b); 상기 제2 서포터 샤프트(220b)에 배치되고 상측에 제2 포켓(232b)이 형성된 제2 단열 케이스(230b); 상기 제2 단열 케이스(230b)의 한쪽에 배치되어 발열하는 제2 가열 유닛(290b); 상기 제2 서포터 샤프트(220b)의 상측단부에 설치된 제2 고정판(240b); 및 상기 제2 고정판(240b)의 상측에 설치되고, 상기 유리 소재(300)를 받치며, 상기 유리 소재(300)를 성형하는 제2 코어 유닛(280b);을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 입체유리제품의 성형장치는, 상기 제1 단열 케이스(230a)와 상기 제1 고정판(240a)은 이격되게 배치되고, 상기 제2 단열 케이스(230b)와 상기 제2 고정판(240b)은 이격되게 배치되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 입체유리제품의 성형장치는, 상기 제1 단열 케이스(230a)와 상기 제1 고정판(240a)의 사이에 배치되는 스페이서(250);를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 입체유리제품의 성형장치는, 상기 스페이서(250)는 상기 제1 서포터 샤프트(220a)에 삽입되어 설치되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 입체유리제품의 성형장치는, 상기 제1 단열 케이스(230a) 또는 상기 제2 단열 케이스(230b)의 한쪽에는 상기 제1 포켓(232a) 또는 상기 제2 포켓(232b)로 질소 가스를 유입하도록 하는 가스 유입 홀(234);이 형성되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 입체유리제품의 성형장치는, 상기 제1, 제2 단열 케이스(230a)(230b)의 내측에 각각 배치되고, 상기 제1, 제2 단열 케이스(230a)(230b)보다 열전도율이 높은 이종재질로 제공되며, 내부에 제1, 제2 포켓(232a)(232b)이 형성된 제1, 제2 인너박스(236a)(236b);를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 입체유리제품의 성형장치는, 상기 제1, 제2 단열 케이스(230a)(230b)와 상기 제1, 제2 인너박스(236a)(236b)는 이격 되어 각각 제1, 제2 공기층(237a)(237b)이 형성되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 입체유리제품의 성형장치는, 상기 제1 단열 케이스(230a)와 상기 제2 단열케이스(230b)가 서로 대향 하는 쪽에 각각 제1, 제2 커버 유닛(238a)(238b)이 배치되어, 상기 제1, 제2 공기층(237a)(237b)은 진공층으로 형성되는 것일 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 입체유리제품의 성형장치는 가압의 행정거리와 가압력을 수치제어로 미세 조정할 수 있어 정교한 유리성형제품을 가공할 수 있고, 각 단계별로 행정거리 변위 데이터와 가압력 변위 데이터를 수집하여 입체유리제품을 성형할 때에 중요 자료로 활용할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 입체유리제품의 성형장치는 종래의 폴리싱(Polishing) 공정을 배제하여 제조가 가능하고 이로써 입체유리제품의 공정을 간소화 할 수 있으며, 나아가 사전준비 작업에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 입체유리제품의 성형장치는 공구가 질소분위기에 놓이게 되어 외부공기와 차단되도록 함으로써 공구의 변형과 훼손을 방지하여 공구의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치에서 가압구동유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치에서 성형 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치에서 성형 유닛의 작용을 설명하기 위한 정면단면도와 측면단면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치에서 성형 유닛의 작용을 설명하기 위한 정면단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치에서 성형 유닛의 다른 예를 설명하기 위한 정면단면도이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치에서 성형 유닛의 또 다른 예를 설명하기 위한 정면단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치(10)에 대해서 설명한다.

첨부도면 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치(10)를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치(10)에서 가압구동 유닛(100)을 설명하기 위한 도면이며, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치에서 성형 유닛(200)을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치(10)는 베이스 프레임(22)의 상측에 칼럼 프레임(20)이 배치되고, 칼럼 프레임(20)의 한쪽에는 제어부 유닛(40)이 배치될 수 있으며, 베이스 프레임(22)의 한쪽에는 조작반(30)이 구비될 수 있다.

또한, 칼럼 프레임(20)에는 가압구동 유닛(100)이 배치되고, 베이스 프레임(22)의 상측에는 가압구동 유닛(100)에서 승강되는 램(150)의 사이에 성형 유닛(200)이 배치된다.

또한, 질소가스를 공급하도록 하는 가스공급 유닛(50)이 구비될 수 있고, 질소 가스는 가스관(52)을 통하여 성형 유닛(200)의 내부로 공급될 수 있다.

가압구동 유닛(100)은 첨부도면 도 2를 참조하여 좀 더 상세하게 설명한다.

가압구동 유닛(100)은, 칼럼 프레임(20)의 한 쪽에 볼 스크루(110)가 회전가능하게 배치되고, 상술한 볼 스크루(110)에 동력을 전달하여 볼 스크루(110)를 회전 구동시키는 서보모터(130)가 배치된다.

또한, 램(150)에는 볼 스크루(110)와 나사 결합되는 너트블록(160)이 배치되며, 이로써 볼 스크루(110)가 회전 운동할 때에 램(150)을 승강 선형 운동하게 한다.

또한, 램(150)과 칼럼 프레임(20)의 한쪽에 LM 가이드 유닛(170)이 배치되고, LM 가이드 유닛(170)은 램(150)의 회전운동을 방지하여 승강 운동을 안내하도록 한다.

또한, 볼 스크루(110)의 한쪽에 압력 감응 유닛(120)이 설치될 수 있고, 압력 감응 유닛(120)은 볼 스크루(110)에 작용되는 압력 값을 검출하여 출력하게 된다.

상술한 압력 감응 유닛(120)은 로드 셀(Load cell)일 수 있다.

또한, 서보모터(130)의 한쪽에 행정거리 변위 감응 유닛(140)이 더 설치될 수 있고, 행정거리 변위 감응 유닛(140)은 서보모터(130)가 구동될 때에 서보모터 축의 회전변위 값을 검출하고 출력하게 된다.

상술한 행정거리 변위 감응 유닛(140)은 축의 회전수 및 회전 변위량을 검출하도록 하는 엔코더(encoder)일 수 있다.

상술한 압력 값과 상술한 회전변위 값은 제어부 유닛(40)에서 수집되어 가압구동 유닛(100)의 상태를 파악할 수 있게 한다.

즉, 가압구동 유닛(100)의 구동에 의해 램(150)이 승강되고, 강압되는 과정에서 가공대상의 유리소재(300)를 성형하는 것이며, 이때 유리 소재(300)에 가압되는 압력과 가압할 때에 거리 변화를 정밀하게 수치제어 할 수 있게 되는 것이다.

좀 더 부연 설명하면, 상술한 램(150)은 일례로 하강운동 거리는 0.01mm 단위로 제어하는 거리변위 제어가 가능할 수 있고, 강압되는 가압력은 1kgf단위로 제어하는 가압력 제어가 가능할 수 있다.

다른 한편으로, 램(150)이 설정된 하사점에 도달하면 즉시 정지하거나 정지, 유지시키거나, 원위치로 복귀하도록 제어할 수 있다.

또 다른 한편으로, 설정된 가압력에 도달하면, 램(150)을 즉시정지하거나, 유지시키거나, 원위치로 복귀하도록 제어할 수 있다.

상술한 거리변위 제어와 가압력 제어 중에 어느 하나를 선택하여 제어할 수도 있다.

이하 성형 유닛(200)을 첨부도면 도 3 및 도 4를 참조하여 좀 더 상세하게 설명한다.

성형 유닛(200)은 램(150)의 하단과 베이스 프레임(22)의 상측의 사이에 배치되고, 가공대상의 유리소재(300)에 대하여 클램핑이 선행되고 유리소재(300)에 대하여 성형이 후행되는 것이다.

성형 유닛(200)의 구성을 살펴보면 다음과 같다,

램(150)의 단부에 제1 냉각판(210a)이 설치되고, 베이스 프레임(22)의 상측에 제2 냉각판(210b)이 설치되어 성형 유닛(200)에 존재하는 열이 외부로 전열하는 것을 방지하게 된다.

제1 냉각판(210a)의 하측과 제2 냉각판(210b)의 상측에 각각 제1 서포터 샤프트(220a)와 제2 서포터 샤프트(220b)가 설치된다,

제1 서포터 샤프트(220a)에 제1 단열 케이스(230a)가 무부하 상태로 배치되고 제1 단열 케이스(230a)의 하측에 제1 포켓(232a)이 형성된다.

또한, 제2 서포터 샤프트(220b)에 배치되고 제2 단열 케이스(230b)가 배치되고, 제2 단열 케이스(230b)의 상측에는 제2 포켓(232b)이 형성된다.

제1 서포터 샤프트(220a)의 하측단부에 제1 고정판(240a)이 설치되고, 제1 고정판(240a)에는 작동 홀(242)이 관통되게 형성된다.

작동 홀(242)에 볼트 샤프트(260)가 관통하여 무부하 상태로 배치되며, 볼트 샤프트(260)의 볼트 헤드는 상술한 제1 고정판(240a)에서 하측 방향으로 통과되지 않게 얹히는 형태로 배치될 수 있다.

상술한 볼트 샤프트(260)에는 프레셔 유닛(270)이 체결 고정된다.

또한, 볼트 샤프트(260)에 스프링(262)이 설치되고, 스프링(262)은 제1 고정판(240a)과 프레셔 유닛(270)의 사이에 배치되어 확장되는 방향으로 복원력을 작용한다.

또한, 제1 고정판(240a)의 하측에 제1 코어 유닛(280a)이 설치되고, 이때 프레셔 유닛(270)이 무부하 상태일 때에 제1 코어 유닛(280a)의 최하단은 프레셔 유닛(270)의 최하단보다 높게(h) 배치된다.

즉, 램(150)이 하강하였을 때에 유리 소재(300)에 프레셔 유닛(270)이 먼저 닿아 유리 소재(300)를 선행하여 클램핑하고, 제1 코어 유닛(280a)은 유리 소재(300)를 후행하여 성형하게 된다.

또한, 상술한 제2 서포터 샤프트(220b)의 상측단부에 제2 고정판(240)b)이 설치되고, 제2 고정판(240b)의 상측에 제2 코어 유닛(280b)이 배치된다.

제2 코어 유닛(280b)은 유리 소재(300)를 받치며, 유리 소재(300)를 소망하는 형상모양으로 성형하게 한다.

한편, 제1 단열 케이스(230a)와 제1 고정판(240a)은 이격되게 배치되고, 제2 단열 케이스(230b)와 제2 고정판(240b)은 이격되게 배치되는 것일 수 있다.

이로써 제1, 제2 단열 케이스(230a)(230b)의 내에 열기는 유리 소재(300)의 상하, 전후, 좌우 사방면에 균일하게 전해질 수 있게 된다.

한편, 제1 단열 케이스(230a)와 제1 고정판(240a)의 사이에 배치되는 스페이서(250)를 더 포함하여 구비될 수 있고, 스페이서(250)는 램(150)이 상승할 때에 제1 단열 케이스(230a)와 제1 고정판(240a) 사이의 간격을 유지할 수 있게 한다.

또한, 상술한 스페이서(250)는 제1 서포터 샤프트(220a)에 삽입되어 설치될 수 있으며, 좀 더 상세하게는 스페이서(250)에 홀이 형성되고, 그 홀에 제1 서포터 샤프트(220a)가 관통하도록 구성될 수 있으며, 이로써 스페이서(250)가 임의로 유동되거나 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 제1 단열 케이스(230a) 또는 제2 단열 케이스(230b)의 한쪽에는 제1 포켓(232a) 또는 제2 포켓(232b)로 질소 가스를 유입하도록 하는 가스 유입 홀(234)이 형성되는 것일 수 있다.

상술한 유입 홀(234)을 통하여 유리소재를 성형하는 동안에 지속적으로 질소가스를 유입시킬 수 있고, 이로써 제1, 제2 포켓(232a)(232b)의 내부에 배치되는 프레셔 유닛(270)과 제1, 제2 코어 유닛(280a)(280b)이 산화되는 것을 방지할 수 있게 된다.

즉, 프레셔 유닛(270)과 제1, 제2 코어 유닛(280a)(280b)으로 구성되는 공구는 수명이 비정상적으로 단축되거나 훼손되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 제1 단열 케이스(230a) 또는 제2 단열 케이스(230b)의 한쪽에는 발열하는 가열 유닛(290a)(290b)이 구비되어 유리소재를 성형이 가능하도록 연화(softening)시키게 된다.

이하, 첨부도면 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치의 작용을 설명한다.

첨부도면 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치에서 성형 유닛의 작용을 설명하기 위한 정면단면도와 측면단면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치에서 성형 유닛의 작용을 설명하기 위한 정면단면도이다.

<대기 단계>

램(150)은 상승위치에서 대기하고, 제2 코어 유닛(280b)에 유리소재(300)가 얹혀 배치된다.

<초기 단계>

제1, 제2 가열 유닛(290a)(290b)은 발열되고, 질소가스가 제1, 제2 포켓(232a)(232b)의 내부로 유입된다.

<램의 하강단계>

가압구동 유닛(100)의 작용에 의해 램(150)은 하강하고, 이로써 램(150)에 장착된 제1 고정판(240a)은 하강한다.

먼저 프레셔 유닛(270)은 유리 소재(300)에 도달하여 닿고 이때 압력감응 유닛(120)은 볼 스크루(110)에 작용되는 압력 변화추이를 감응하여 제어부로 송출하게 된다.

램(150)이 대기한 상태에서 프레셔 유닛(270)이 유리 소재(300)에 도달하기까지의 속도는 제1 속도로 정의 될 수 있고, 제1 속도는 100mm/sec로서 고속으로 하강하게 된다.

<유리소재 클램핑 단계>

프레셔 유닛(270)이 유리 소재(300)를 압착하는 과정이고, 이때 램(150)의 하강속도는 제2 속도로 정의 될 수 있으며, 제2 속도는 50mm/sec로서 제1 속도보다 저속일 수 있다.

한편, 램(150)은 계속 하강하더라도 프레셔 유닛(270)은 램(150)의 하강변위와 다를 수 있으며, 좀 더 상세하게는, 프레셔 유닛(270)은 유리 소재(300)에 닿고 있기 때문에 하강이 둔화되거나 하강하지 않을 수 있고, 스프링(262)는 압축되며, 볼트 샤프트(260)는 작동 홀(242)에서 슬립(slip)된다.

<유리소재 성형단계>

제1 코어 유닛(280a)이 유리 소재(300)를 압착하는 과정이고, 이때 램(150)의 하강속도는 제3 속도로 정의 될 수 있으며, 제3속도는 20mm/sec로서 제2 속도보다 느린 저속일 수 있다.

또한, 제1 코어 유닛(280a)이 하강되는 거리는 0.01mm 단위로 제어될 수 있는 것으로 매우 정교한 유리소재(300)를 성형할 수 있게 된다.

<성형 유지단계>

램(150)은 하강된 위치를 소정의 시간동안 유지하고, 이때 유지 시간은 5sec내외일 수 있다.

<복귀 단계>

성형이 완료된 이후에 램(150)은 초기 위치로 상승하여 복귀하게 되고, 이때 램(150)의 상승속도는 제4 속도로 정의될 수 있으며, 제4속도는 150mm/sec로서 무척 빠르게 복귀될 수 있다.

램(150)의 상승이 완료되면 성형이 완료된 유리성형은 취출 로봇에 의해 인출될 수 있다.

한편, 스프링(262)은 복원력을 작용하여 제1 고정판(240a)으로부터 프레셔 유닛(270)을 밀어내어 초기상태로 복귀하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치는 서보모터(130)를 컴퓨터 수치 제어(CNC: computer numerical control)함으로써 정교하게 유리를 성형할 수 있고, 이로써 제1, 제2 코어 유닛(280a)(280b)에 입체로 성형된 유리성형제품의 형상과 모양은 더욱 정교하고 고품질로 가공이 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치는, 램(150)이 대기하고, 가압 성형하고, 복귀하는 일련의 과정을 동작순서(Sequence)로서 프로그래밍 할 수 있고, 이로써 동일한 유리성형제품을 제조할 때에 반복할 수 있게 한다.

또한, 유리소재(300)의 초기 조건과 제1, 제2 포켓(232a)(232b)의 온도 등 성형 조건에 따라 램(150)에 작용되는 압력이 달라질 수 있고, 특정한 환경마다 램(150)에 작용되는 압력변화를 데이터로 기록할 수 있고, 기록된 데이터는 차후에 다른 유리제품을 성형하거나 성형머신을 제작할 때에 중요한 참고자료로 활용이 가능하다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치는 상하측에 각각 제1, 제2 포켓(232a)(232b)을 형성함으로써 램(150)이 하강되면 제1, 제2 포켓(232a)(232b)에 의해 하나의 챔버(chamber)를 형성시킬 수 있고, 챔버의 내부에 질소가스가 충전되어 첨배 내에 배치된 구성요소는 균일한 열관리 및 금형의 산화 방지를 하게 된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치는, 제1, 제2 냉각판(210a)(210b)에 의해 고온의 열을 차단할 수 있고, 이로써 가압구동 유닛(100)과 조작반(30)과 제어부 유닛(40)을 고온으로부터 보호할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치는, 열에서의 유리와 금속의 융착 현상을 방지할 수 있고, 이로써 폴리싱(Polishing) 공정을 배제할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치는, 사전준비 시간(Tact time)을 단축할 수 있게 되는데, 이는 종래의 연속형 가스 성형로(흑연공구)에서의 성형작업의 작업준비시간에 비교하여 단순하므로 상술한 바와 같이 사전준비 시간을 현저하게 단축할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치는, 질소 가스 분위기에서 유리성형이 진행되고 이로써, 프레셔 유닛(270)과 제1, 제2 코어 유닛(280a)(280b)의 산화를 방지하고 변형되는 것을 방지하여 수명을 연장시킬 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치는, 유리소재(300)를 선행하여 클램핑한 다음에 후행하여 성형이 진행되는 것으로 성형되는 과정에서 유리소재(300)가 어느 한쪽이 들뜨거나 비정상적으로 변형되는 것을 방지할 수 있고, 이로써 더욱 고품질의 유리성형제품을 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치는, 성형 형상모양이 변경되는 경우에는 프레셔 유닛(270)과 제1, 제2 코어 유닛(280a)(280b)을 교체하도록 함으로써 새로운 제품형상을 제조하는 데에 쉽게 대응할 수 있는 것이다.

다른 한편으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치에서 성형 유닛(200)은 제1, 제2 가열 유닛(290a)(290b)에서 발생하는 발열이 제1, 제2 포켓(232a)(232b)의 내부로 집중될 수 있고, 이는 첨부도면 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다.

첨부도면 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치에서 성형 유닛(200)의 다른 예를 설명하기 위한 정면단면도이다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 제1, 제2 단열 케이스(230a)(230b)는 내부에 각각 제1, 제2 인너박스(236a)(236b)이 더 배치될 수 있고, 제1, 제2 인너박스(236a)(236b)의 내부에는 제1, 제2 포켓(232a)(232b)이 각각 형성될 수 있다.

상술한 제1, 제2 인너박스(236a)(236b)은 상술한 제1, 제2 단열 케이스(230a)(230b)보다 열전도율이 높은 이종재질로 제공될 수 있고, 제1, 제2 인너박스(236a)(236b)의 내부에 제1, 제2 포켓(232a)(232b)이 형성된다.

이로써, 제1, 제2 가열 유닛(290a)(290b)에서 발열되는 열 에너지는 제1, 제2 포켓(232a)(232b)의 내부로 집중될 수 있고, 상술한 열 에너지는 제1, 제2 단열케이스(230a)(230b)에 의해 단열되어 외부로 방열되는 것을 차단할 수 있으며, 나아가 제1, 제2 포켓(232a)(232b)의 내부에서 유리소재를 성형할 수 있는 온도까지 도달하는 발열시간을 단축시킬 수 있게 된다.

또한, 상술한 바와 같은 성형 유닛(200)을 다중으로 제공함으로써 외부로 방열되는 열을 단열시켜 에너지효율을 높일 수 있다.

첨부도면 도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체유리제품의 성형장치에서 성형 유닛(200)의 또 다른 예를 설명하기 위한 정면단면도이다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 제1, 제2 단열 케이스(230a)(230b)는 내부에 각각 제1, 제2 인너박스(236a)(236b)이 더 배치될 수 있고, 제1, 제2 인너박스(236a)(236b)의 내부에는 제1, 제2 포켓(232a)(232b)이 각각 형성될 수 있다.

한편, 제1, 제2 단열 케이스(230a)(230b)와 제1, 제2 인너박스(236a)(236b)는 이격 되어 각각 제1, 제2 공기층(237a)(237b)이 형성된다.

또한, 제1 단열 케이스(230a)와 제2 단열케이스(230b)가 서로 대향 하는 쪽에 각각 제1, 제2 커버 유닛(238a)(238b)이 배치될 수 있고, 상술한 제1, 제2 공기층(237a)(237b)은 대기압 보다 낮은 압력인 진공층으로 형성될 수 있다.

이로써, 제1, 제2 가열 유닛(290a)(290b)에서 발열되는 열 에너지는 제1, 제2 포켓(232a)(232b)의 내부로 집중될 수 있고, 상술한 열 에너지는 제1, 제2 공기층(237a)(237b)에 의해 단열되어 외부로 방열되는 것을 차단할 수 있으며, 나아가 제1, 제2 포켓(232a)(232b)의 내부에서 유리소재를 성형할 수 있는 온도까지 도달하는 발열시간을 단축시킬 수 있게 된다.

또한, 상술한 바와 같은 성형 유닛(200)을 다중으로 제공하고, 제1, 제2 공기층(237a)(237b)을 형성함으로써 외부로 방열되는 열을 단열시켜 에너지효율을 높일 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명에 따른 유리소재를 입체적으로 성형하는 데에 이용될 수 있다.

10: 성형장치 20: 칼럼 프레임
22: 베이스 프레임
30: 조작반 40: 제어부 유닛
50: 가스 공급 유닛 52: 가스 관
100: 가압구동 유닛 110: 볼 스크루
120: 압력감응 유닛 130: 서보모터
140: 행정거리 변위 감응유닛 150: 램
160: 너트 블록 170: LM가이드 유닛
200: 성형 유닛 210a, 210b: 제1, 제2 냉각판
220a, 220b: 제1, 제2 서포터 샤프트 230a, 230b: 제1, 제2 단열 케이스
232a, 232b: 제1, 제2 포켓 234: 가스 유입 홀
236a, 236b: 제1, 제2 인너 박스 237a, 237b: 공기층
238a, 238b: 제1, 제2 커버 유닛
240a, 240b: 제1, 제2 고정판 242: 작동 홀
250: 스페이서 260: 볼트 샤프트
262: 스프링 270: 프레셔 유닛
280a, 280b: 제1, 제2 코어 유닛 290a, 290b: 제1, 제2 가열 유닛
300: 유리소재

Claims

베이스 프레임(22)의 상측에 배치된 칼럼 프레임(20);
상기 칼럼 프레임(20)의 한쪽에 설치되고, 램(150)이 수치 제어되어 부등속도로 강압되는 가압구동 유닛(100); 및
상기 램(150)의 하단과 상기 베이스 프레임(22)의 상측의 사이에 배치되고, 가공대상의 유리소재(300)에 대하여 클램핑이 선행되며 상기 유리소재(300)에 대하여 성형이 후행되는 성형 유닛(200);을 포함하고,
상기 성형 유닛(200)은,
상기 램(150)의 단부에 설치되어 전열을 방지하는 제1 냉각판(210a);
상기 제1 냉각판(210a)의 하측에 설치된 제1 서포터 샤프트(220a);
상기 제1 서포터 샤프트(220a)에 무부하 상태로 배치되고 하측에 제1 포켓(232a)이 형성된 제1 단열 케이스(230a);
상기 제1 단열 케이스(230a)의 한쪽에 배치되어 발열하는 제1 가열 유닛(290a);
상기 제1 서포터 샤프트(220a)의 하측단부에 설치되고 작동 홀(242)이 관통되게 형성된 제1 고정판(240a);
상기 작동 홀(242)에 관통하여 무부하 상태로 배치되는 볼트 샤프트(260);
상기 볼트 샤프트(260)에 의해 체결 고정되어 상기 유리 소재(300)를 선행하여 가압하는 프레셔 유닛(270);
상기 볼트 샤프트(260)에 삽입되고 상기 제1 고정판(240a)과 상기 프레셔 유닛(270)의 사이에 배치되어 확장되는 방향으로 복원력을 작용하는 스프링(262);
상기 제1 고정판(240a)의 하측에 설치되고 상기 프레셔 유닛(270)의 최하단보다 높게(h) 배치되어 상기 유리 소재(300)를 후행하여 성형하는 제1 코어 유닛(280a);
상기 베이스 프레임(22)의 상측에 설치되어 전열을 방지하는 제2 냉각판(210b);
상기 제2 냉각판(210b)의 상측에 설치된 제2 서포터 샤프트(220b);
상기 제2 서포터 샤프트(220b)에 배치되고 상측에 제2 포켓(232b)이 형성된 제2 단열 케이스(230b);
상기 제2 단열 케이스(230b)의 한쪽에 배치되어 발열하는 제2 가열 유닛(290b);
상기 제2 서포터 샤프트(220b)의 상측단부에 설치된 제2 고정판(240b); 및
상기 제2 고정판(240b)의 상측에 설치되고, 상기 유리 소재(300)를 받치며, 상기 유리 소재(300)를 성형하는 제2 코어 유닛(280b);
을 포함하는 입체유리제품의 성형장치.
제 1항에 있어서,
상기 가압구동 유닛(100)은,
상기 칼럼 프레임(20)의 한 쪽에 회전 가능하게 배치된 볼 스크루(110);
상기 칼럼 프레임(20)의 한쪽에 배치되고, 상기 볼 스크루(110)에 동력을 전달하여 상기 볼 스크루(110)를 회전 구동시키는 서보모터(130);
상기 램(150)에 설치되고, 상기 볼 스크루(110)와 나사 결합되어 상기 볼 스크루(110)가 회전 운동할 때에 상기 램(150)을 승강 선형 운동하도록 하는 너트 블록(160); 및
상기 램(150)과 상기 칼럼 프레임(20)의 한쪽에 배치되어 상기 램(150)의 회전운동을 방지하여 승강 운동을 안내하도록 하는 LM가이드 유닛(170);
을 포함하는 입체유리제품의 성형장치.
제 2항에 있어서,
상기 볼 스크루(110)의 한쪽에 설치되어 상기 볼 스크루(110)에 작용되는 압력 값을 검출하는 압력 감응 유닛(120);
을 더 포함하는 입체유리제품의 성형장치.
제 2항에 있어서,
상기 서보모터(130)의 한쪽에 설치되어 상기 서보모터(130)의 회전변위 값을 검출하는 행정거리 변위 감응유닛(140);
을 더 포함하는 입체유리제품의 성형장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 제1 단열 케이스(230a)와 상기 제1 고정판(240a)은 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 입체유리제품의 성형장치.
제 6항에 있어서,
상기 제1 단열 케이스(230a)와 상기 제1 고정판(240a)의 사이에 배치되는 스페이서(250);를 더 포함하는 입체유리제품의 성형장치.
제 7항에 있어서,
상기 스페이서(250)는 상기 제1 서포터 샤프트(220a)에 삽입되어 설치되는 것을 특징으로 하는 입체유리제품의 성형장치.
제 1항에 있어서,
상기 제2 단열 케이스(230b)와 상기 제2 고정판(240b)은 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 입체유리제품의 성형장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1 단열 케이스(230a) 또는 상기 제2 단열 케이스(230b)의 한쪽에는 상기 제1 포켓(232a) 또는 상기 제2 포켓(232b)로 질소 가스를 유입하도록 하는 가스 유입 홀(234);이 형성되는 것을 특징으로 하는 입체유리제품의 성형장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1, 제2 단열 케이스(230a)(230b)의 내측에 각각 배치되고, 상기 제1, 제2 단열 케이스(230a)(230b)보다 열전도율이 높은 이종재질로 제공되며, 내부에 제1, 제2 포켓(232a)(232b)이 형성된 제1, 제2 인너박스(236a)(236b);
를 더 포함하는 입체유리제품의 성형장치.
제 11항에 있어서,
상기 제1, 제2 단열 케이스(230a)(230b)와 상기 제1, 제2 인너박스(236a)(236b)는 이격 되어 각각 제1, 제2 공기층(237a)(237b)이 형성되는 것을 특징으로 하는 입체유리제품의 성형장치.
제 12항에 있어서,
상기 제1 단열 케이스(230a)와 상기 제2 단열케이스(230b)가 서로 대향 하는 쪽에 각각 제1, 제2 커버 유닛(238a)(238b)이 배치되어, 상기 제1, 제2 공기층(237a)(237b)은 진공층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 하는 입체유리제품의 성형장치.