KR101407897B1 - 유리 절단기용 커터 헤드 장치 - Google Patents

유리 절단기용 커터 헤드 장치 Download PDF

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Abstract

유리 절단기용 커터 헤드 장치는, 유리판에 절선을 가공하는 커터 휠과, 상기 커터 휠을 회전 가능하게 지지하는 커터 홀더와, 상기 커터 홀더가 판 스프링을 통해 유리판에 대해 진퇴 이동 가능하게 지지됨과 함께 유리판의 절선 가공 방향으로 이동 가능하게 설치된 헤드 본체와, 상기 헤드 본체에 설치되어 상기 커터 홀더를 유리판에 가압하는 가압 수단을 구비하고, 상기 커터 홀더에는 상기 판 스프링의 비틀림을 규제한 상태에서 상기 유리판에 대한 상기 커터 홀더의 진퇴 이동을 안내하는 안내 부재가 설치되어 있다.

Description

유리 절단기용 커터 헤드 장치{CUTTER HEAD DEVICE FOR GLASS CUTTING MACHINE}
본 발명은 유리 절단기용 커터 헤드 장치에 관한 것으로, 특히 유리판을 절단하기 위하여 유리판의 표면에 절선을 가공하는 유리 절단기용 커터 헤드 장치에 관한 것이다.
하기 특허문헌 1에는 커터 휠이 설치된 커터 홀더와, 커터 홀더를 피가공 취약 재료측을 향하여 가압하는 가압 수단과, 가압 수단을 커터 휠이 피가공 취약 재료측을 향하여 진퇴하는 방향으로 승강 이동시키는 구동 수단과, 가압 수단을 커터 휠이 피가공 취약 재료측으로 진퇴 가능하게 지지하고 또한 피가공 취약 재료의 스크라이브 방향으로 이동 가능하게 설치된 헤드 본체를 구비하고, 가압 수단에 커터 홀더가 판 스프링편에 의해 연결된 피가공 취약 재료용 커터 헤드 장치가 개시되어 있다.
이 피가공 취약 재료 커터 헤드 장치에 따르면, 우선 피가공 취약 재료의 상면 레벨 검출 시에, 공기압에 의한 가압 수단에 의해 커터 홀더를 가압하면서, 커터 휠이 피가공 취약 재료에 접촉하는 방향으로 구동 수단에 의해 가압 수단을 하강 이동시킨다. 그리고, 커터 휠이 피가공 취약 재료에 접촉하면, 그의 접촉압에 의해, 커터 홀더를 가압 수단에 지지한 판 스프링편이 순간적으로 휨으로써, 피가공 취약 재료의 상면 레벨이 검출된다. 그리고, 이 검출한 피가공 취약 재료의 상면 레벨과 절입 깊이에 따라서 설정한 커터 휠에 의해 헤드 본체를 피가공 취약 재료의 절선 방향으로 이동시켜, 커터 휠로 피가공 취약 재료의 상면에 절선을 가공한다.
일본 특허 공개 제2005-225730호 공보
그러나, 특허문헌 1의 유리판 등의 피가공 취약 재료 절단기용 커터 헤드 장치는, 최근 생산 효율 향상의 요구에 의해 절선 가공 속도를 높인 경우, 절선이 규정의 절선으로부터 벗어나 만곡된다는 문제가 발생하였다. 또한, 절선을 연속해서 가공할 수 없어, 절선에 소위「누락」이라는 가공 불량이 발생하고, 또한 절선의 깊이에 편차가 발생함과 함께, 커터 휠에 부하가 걸리므로 커터 휠의 사용 수명이 짧아지는 문제도 발생하였다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 절선 가공 속도를 높였을 때에 발생하는 절선의 만곡, 누락, 깊이의 편차라는 절선 가공 불량을 해소함과 함께 커터 휠의 사용 수명을 연장시킬 수 있는 유리 절단기용 커터 헤드 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 전술한 특허문헌 1의 유리 절단기용 커터 헤드 장치에 의한 문제의 발생 원인을 실제 기기 장치를 사용하여 검증하였다.
우선, 특허문헌 1의 커터 헤드 장치는 유리판의 표면에 발생하는「굴곡(광범위에서의 요철)」에 대해, 커터 홀더가 판 스프링편을 통해 상하 이동(유리판의 표면에 대해 직교 방향으로 진퇴 이동)함으로써, 커터 휠이「굴곡」에 추종하여 일정 깊이의 절선을 유리판에 가공하는 장치라고 생각되고 있었다.
그러나, 특허문헌 1의 커터 헤드 장치에서는, 유리판에「굴곡」이 발생하고 있는 경우, 커터 휠의 유리판으로부터 받는 반력의 변화에 의해, 커터 휠이 절선의 가공에 불필요한 방향으로 미동한다는 현상을 실험에 의해 확인하고, 이 현상에 의해 특허문헌 1의 커터 헤드 장치가 갖는 문제가 발생하는 것을 확인하였다.
이러한 커터 휠의 불안정한 동작은, 판 스프링편이 본래의 방향으로 탄성 변형하지 않고 비틀어져 버리는 것이 원인이며, 판 스프링의 비틀림을 규제할 수 있으면 커터 휠의 동작이 안정되어, 특허문헌 1의 커터 헤드 장치가 갖는 문제를 해소할 수 있는 것을 밝혀냈다.
본 발명의 제1 실시 형태는, 유리판에 절선을 가공하는 커터 휠과, 상기 커터 휠을 회전 가능하게 지지하는 커터 홀더와, 상기 커터 홀더가 판 스프링을 통해 유리판에 대해 진퇴 이동 가능하게 지지됨과 함께 유리판의 절선 가공 방향으로 이동 가능하게 설치된 헤드 본체와, 상기 헤드 본체에 설치되어 상기 커터 홀더를 유리판에 가압하는 가압 수단을 구비한 유리 절단기용 커터 헤드 장치에 있어서, 상기 커터 홀더에는 상기 판 스프링의 비틀림을 규제한 상태에서 상기 유리판에 대한 상기 커터 홀더의 진퇴 이동을 안내하는 안내 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유리 절단기용 커터 헤드 장치를 제공한다.
상기 제1 실시 형태에 따르면, 안내 부재가 판 스프링의 비틀림을 규제한 상태에서 유리판에 대한 커터 홀더의 진퇴 이동을 안내하므로, 절선의 만곡, 누락, 깊이의 편차라는 절선 가공 불량을 해소할 수 있고, 또한 유리판에「굴곡」이 발생하고 있는 경우라도, 판 스프링은 비틀어지지 않고 본래의 방향으로만 탄성 변형하므로, 커터 휠은 유리판의 표면에 직교하는 방향으로만 움직여,「굴곡」에 원활하게 추종한다.
또한, 커터 휠의 부하를 저감시킬 수 있으므로 커터 휠의 사용 수명도 늘릴 수 있다.
본 발명의 제2 실시 형태는, 상기 제1 실시 형태에 있어서, 상기 안내 부재는 상기 헤드 본체에 미끄럼 접촉되는 링 형상의 회전 부재인 것을 특징으로 하고 있다.
상기 제2 실시 형태에 따르면, 커터 홀더에 안내 부재인 링 형상의 회전 부재를 회전 가능하게 설치하는 것이 바람직하다. 이 회전 부재의 주연이 헤드 본체에 미끄럼 접촉되어, 판 스프링의 비틀림을 규제한 상태에서 커터 홀더의 유리판에 대한 진퇴 이동을 안내한다.
상기 제2 실시 형태의 장치에 따르면, 가공 속도를 높였을 때에 발생하는 절선의 만곡, 누락, 깊이의 편차라는 절선 가공 불량을 확실하게 해소할 수 있고, 또한 커터 휠의 사용 수명에 관해서는, 특허문헌 1의 장치에 대해 약 2배로 연장시킬 수 있다.
커터 홀더의 일부와 커터 본체를 면 접촉시켜 미끄럼 이동시키는 형태로 판 스프링의 비틀림을 규제하는 구조도 좋지만, 상기 제2 실시 형태와 같이, 안내 부재로서 회전 부재인 링 형상 부재를 사용하면, 회전 부재와 커터 본체는 선 접촉이 되어 면 접촉에 비해 마찰 저항이 감소하므로, 커터 홀더는 유리판의 미묘한「굴곡」에 더욱 원활하게 추종할 수 있다. 따라서, 절선을 정확하게 가공할 수 있고, 또한 커터 휠의 부하를 더욱 저감시킬 수 있으므로 커터 휠의 장기 수명화에 기여한다.
본 발명의 제3 실시 형태는, 상기 제2 실시 형태에 있어서, 상기 회전 부재는 상기 커터 홀더에 상기 커터 휠을 끼워 수평 방향 양측에 각각 배치되고, 상기 헤드 본체의 수직면을 미끄럼 이동 가능하게 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 제3 실시 형태에 따르면, 커터 홀더를 끼워 수평 방향 양측에 회전 부재를 배치하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 커터 홀더가「굴곡」에 대해 보다 경사지지 않고 안정되게 추종 동작한다.
본 발명의 제4 실시 형태는, 상기 제2 또는 제3 실시 형태에 있어서, 상기 회전 부재가 베어링인 것을 특징으로 한다.
상기 제4 실시 형태에 따르면, 회전 부재로서 시판되고 있는 베어링을 사용하는 것이 바람직하다. 베어링은 구름 이동체에 의해 회전 저항도 작고, 또한 외륜의 외형 치수의 편차도 작기 때문에, 보다 회전 정밀도, 미끄럼 이동 정밀도가 좋은 회전 부재를 제공할 수 있다.
본 발명의 유리 절단기용 커터 헤드 장치에 따르면, 안내 부재가 판 스프링의 비틀림을 규제한 상태에서 유리판에 대한 커터 홀더의 진퇴 이동을 안내하므로 절선의 만곡, 누락, 깊이의 편차라는 절선 가공 불량을 해소할 수 있고, 또한 커터 휠의 사용 수명도 늘릴 수 있다.
도 1은 실시 형태의 유리 절단기용 커터 헤드 장치의 종단면도이다.
도 2는 판 스프링이 탄성 동작하였을 때의 커터 휠의 동작을 나타낸 주요부 확대 사시도이다.
도 3은 도 2의 동작을 측면으로부터 본 설명도이다.
도 4는 도 2의 동작을 베어링의 후방측으로부터 본 설명도이다.
이하, 첨부 도면에 따라서 본 발명에 관한 유리 절단기용 커터 헤드 장치의 바람직한 실시 형태에 대해 설명한다.
도 1에는 실시 형태의 유리 절단기용 커터 헤드 장치(10)의 종단면도가 도시되어 있다. 이 커터 헤드 장치(10)는 커터 휠(12), 커터 홀더(14), 판 스프링(16), 헤드 본체(18), 에어 실린더 장치(가압 수단)(20), 및 베어링(안내 부재, 회전 부재)(22) 등으로 구성되어 있다.
유리판(G)의 표면에 절선을 가공하는 커터 휠(12)은, 수평 방향으로 배치된 축(24)을 통해 커터 휠 지지체(26)의 하단부에 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 커터 휠 지지체(26)의 상면에는, 축(28)이 연직 방향으로 돌출 설치되고, 이 축(28)이 커터 홀더(14)에 베어링(30)을 통해 지지된다. 이에 의해, 커터 휠(12)이 커터 휠 지지체(26)를 통해 커터 홀더(14)에 지지됨과 함께, 커터 휠 지지체(26)가 축(28)을 회전축으로서 수평 방향으로 회전 가능하게 되어 있다.
에어 실린더 장치(20)는 커터 홀더(14)를 에어압에 의해 유리판(G)의 표면을 향하여 하방으로 가압하는 수단이며, 이 에어 실린더 장치(20)는 상부에 승강체(32)를 갖고 있다. 승강체(32)는 하부에 실린더부(34)와, 실린더부(34)의 하부 주연부에 배치한 프레임부(36)로 구성된다.
실린더부(34)의 중공부에는, 이 중공부를 상하 이동하는 피스톤(38)이 미끄럼 이동 가능하게 배치되고, 이 피스톤(38)의 하단부에는, 커터 홀더(14)의 상면을 가압하는 롤러(40)가 수평 방향으로 배치된 축(42)을 통해 회전 가능하게 축지(軸支)되어 있다.
또한, 승강체(32)의 상부에는 실린더부(34)의 중공부에 연통하는 통기로(44)가 형성되고, 이 통기로(44)는 승강체(32)의 상부 측면에 개구되어 있다.
또한, 승강체(32)는 헤드 본체(18)의 중공부이며 하면이 개구되어 있는 미끄럼 이동실(46)에 상하 방향으로 미끄럼 이동 가능하게 설치되어 있다.
한편, 미끄럼 이동실(46)의 내주면과 승강체(32)의 하부 외주면 사이에는 슬라이드 가이드(48)가 배치되어 있다. 승강체(32)는 이 슬라이드 가이드(48)에 의해 기밀이 유지되면서 미끄럼 이동실(46)에 대해 상하 방향으로 미끄럼 이동된다. 또한, 미끄럼 이동실(46)의 상부는 기밀 구조로 되어 있다. 따라서, 헤드 본체(18)에 형성된 공기 공급구(50)로부터 공급된 에어압은 승강체(32)의 통기로(44)를 통해 피스톤(38)의 상부에 가해지고, 이에 의해 피스톤(38)이 하방으로 이동된다.
또한, 헤드 본체(18)의 상부에는 관통 구멍(52)이 개구되어 있다. 이 관통 구멍(52)에 승강체(32)의 상부에 돌출 설치된 승강축(54)이, 관통 구멍(52)과의 사이에서 기밀이 유지된 상태로 상하 방향으로 돌출 함몰된다. 이 승강축(54)은 커터 휠(12)이 유리판(G)의 표면에 대해 진퇴하는 방향으로 스테핑 모터 등의 구동 수단(56)에 의해 승강 이동된다.
또한, 에어 실린더 장치(20)의 프레임부(36)의 도 1 상에서 좌측부와 커터 홀더(14)의 좌측부가, 연직 방향으로 배치된 판 스프링(16)에 의해 연결되어 있다. 이 판 스프링(16)은 프레임부(36)와 커터 홀더(14)에 볼트(58, 59)에 의해 고정되어 있다. 게다가 또한, 프레임부(36)는 헤드 본체(18)에 회전 방지 핀(60)에 의해 회전 방지되어 있다. 이에 의해, 커터 홀더(14)는 판 스프링(16), 프레임부(36) 및 회전 방지 핀(60)을 통해 헤드 본체(18)에 지지된다.
또한, 커터 홀더(14)의 도 1 상에서 우측부에는, 스토퍼판(62)이 수평 방향으로 돌출 설치되어 있고, 이 스토퍼판(62)의 하면이 접촉되는 스토퍼 핀(64)이 헤드 본체(18)의 하부에 설치되어 있다.
따라서, 커터 홀더(14)는 헤드 본체(18)에 대해, 판 스프링(16)의 탄성력에 의해, 볼트(58)의 고정점을 지지점으로 하여 상하 방향으로 요동 가능하게 지지됨과 함께, 스토퍼판(62)이 스토퍼 핀(64)에 접촉됨으로써 하방향의 요동이 규제되어 있다.
그런데, 베어링(22)은 커터 홀더(14)의 도 1 상에서 우측면에, 수평 방향으로 돌출 설치된 축(66)을 통해 회전 가능하게 설치되어 있다. 이 베어링은 소위 미니어처(소직경)의 볼 베어링이며, 내륜, 외륜, 구름 이동체로 구성되고, 내륜이 축(66)에 끼워 맞춤됨으로써, 외륜이 회전 가능하게 되어 있다. 또한, 이러한 베어링(22) 대신에, 링 형상의 회전 부재를 축(66)에 회전 가능하게 지지시켜도 된다.
도 2는 절선 가공시에 판 스프링(16)이 탄성 동작하였을 때의 커터 휠(12)의 동작을 나타낸 주요부 확대 사시도이며, 도 3은 그 동작을 측면으로부터 본 설명도, 도 4는 그 동작을 베어링(22)의 후방측으로부터 본 설명도이다.
도 2, 도 4에 도시한 바와 같이 베어링(22)은 커터 휠(12)을 끼워 양측에 배치됨과 함께, 동축 상에 배치되어 있는 축(66)을 회전축으로 하여 회전 가능하게 배치되어 있다. 이들 베어링(22, 22)은 동일 형번의 베어링이다.
또한, 헤드 본체(18)의 하부에는, 베어링(22, 22)이 접촉되는 가이드면(수직면)(19)이 형성되고, 이 가이드면(19)은 연직 방향으로 편평하게 형성되어 있다. 이에 의해, 베어링(22, 22)은 베어링(22, 22)과 가이드면(19) 사이의 마찰 저항에 의해 회전하면서 가이드면(19)을 따라 상하 방향으로 승강 이동된다. 또한, 베어링(22, 22)이 상승 이동하였을 때에, 베어링(22, 22)을 릴리프하기 위한 원호 형상의 릴리프 홈(68)이 헤드 본체(18)의 하부에 형성되어 있다.
다음에, 상기한 바와 같이 구성된 유리 절단기용 커터 헤드 장치(10)의 작용에 대해 설명한다.
우선, 에어 실린더 장치(20) 및 구동 수단(56)을 구동하여, 커터 휠(12)에 의한, 유리판(G)에 가공하는 절선의 절입 깊이를 설정한다. 이 절입 깊이의 설정은 이미 알고 있는 방법이므로, 여기서는 그의 설명을 생략한다.
다음에, 수평 방향에 놓여진 유리판(G)에 대해, 커터 헤드 장치(10)를 수평 방향으로 이동시켜 유리판(G)에 절선을 가공한다.
가공을 개시하면, 가공 개시점에 있어서 커터 헤드 장치(10)의 커터 홀더(14)는 커터 휠(12)이 유리판(G)으로부터 받는 반력에 의해, 상방 방향의 힘과 절선 가공 방향에 대해 반대 방향의 힘을 받는다. 이에 의해, 판 스프링(16)은 커터 홀더(14)가 상승하는 방향으로 탄성 변형하여, 커터 홀더(14)의 이동을 허용한다. 이 작용에 의해 베어링(22, 22)은, 도 2의 실선으로 나타낸 바와 같이 헤드 본체(18)의 가이드면(19)에 접촉하여, 상하로 미끄럼 이동하면서 절선 가공이 계속된다.
그리고, 커터 휠(12)이 유리판(G)의「굴곡」에 추종하도록, 판 스프링(16)이 탄성 변형하여 커터 휠(12)의 상기 방향의 이동을 허용한다.
이때, 베어링(22, 22)은 헤드 본체(18)의 가이드면에 미끄럼 접촉된 상태에서 회전하면서 도 2 내지 도 4의 2점 쇄선과 같이 상하 이동한다. 즉, 베어링(22, 22)은 판 스프링(16)의 비틀림을 규제한 상태에서 커터 홀더(14)의 유리판(G)에 대한 상하 이동(진퇴 이동)을 안내한다.
따라서, 실시 형태의 커터 헤드 장치(10)에 따르면, 유리판(G)의「굴곡」에 의해, 판 스프링(16)은 비틀어지지 않고 본래의 방향으로만 탄성 변형하므로, 커터 휠(12)은 유리판(G)의 표면에 직교하는 방향으로만 움직여,「굴곡」을 원활하게 추종한다.
이상의 안정된 동작에 의해, 커터 헤드 장치(10)는 가공 속도를 높였을 때에 발생하는, 절선의 만곡, 누락, 깊이의 편차라는 절선 가공 불량을 해소할 수 있다.
또한, 실시 형태의 커터 헤드 장치(10)는 커터 홀더(14)를 끼워 수평 방향 양측에 베어링(22, 22)이 배치되어 있으므로, 커터 홀더(14)가「굴곡」에 대해 경사지지 않고 안정되게 추종 동작한다.
게다가 또한, 실시 형태의 커터 헤드 장치(10)는 회전 부재로서 시판되고 있는 베어링(22)을 사용하고 있다. 베어링(22)은 구름 이동체에 의해 회전 저항도 작고, 또한 외륜의 외형 치수의 편차도 작기 때문에, 회전 정밀도, 미끄럼 이동 정밀도가 좋은 회전 부재를 제공할 수 있다.
또한, 실시 형태에서는 안내 부재로서, 회전 부재인 베어링(22, 22)을 예시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 안내 부재는 판 스프링(16)의 비틀림을 규제한 상태에서 유리판(G)에 대한, 커터 홀더(14)의 진퇴 이동을 안내할 수 있는 부재이면 된다.
[실험예]
특허문헌 1의 커터 헤드 장치에서는 절선 가공 속도를 300㎜/s로 높이면 전술한 문제가 발생하였지만, 실시 형태의 커터 헤드 장치(10)에서는 절선 가공 속도를 300㎜/s 이상(예를 들어 650㎜/s)으로 설정하여 유리판의 절선 가공을 행하였지만, 절선의 만곡, 누락, 깊이의 편차라는 절선 가공 불량은 발생하지 않았다.
커터 휠의 수명에 관해서는, 실시 형태의 커터 헤드 장치(10)는 특허문헌 1의 커터 헤드 장치에 대해 대략 2배의 수명을 얻었다.
10: 유리 절단기용 커터 헤드 장치
12: 커터 휠
14: 커터 홀더
16: 판 스프링
18: 헤드 본체
19: 가이드면
20: 에어 실린더 장치(가압 수단)
22: 베어링(회전 부재)
24: 축
26: 커터 휠 지지체
28: 축
30: 베어링
32: 승강체
34: 실린더부
36: 프레임부
38: 피스톤
40: 롤러
42: 축
44: 통기로
46: 미끄럼 이동실
48: 슬라이드 가이드
50: 공기 공급구
52: 관통 구멍
54: 승강축
56: 구동 수단
58: 볼트
59: 볼트
60: 회전 방지 핀
62: 스토퍼판
64: 스토퍼 핀
66: 축

Claims (6)

  1. 유리판에 절선을 가공하는 커터 휠과, 상기 커터 휠을 회전 가능하게 지지하는 커터 홀더와, 상기 커터 홀더가 판 스프링을 통해 유리판에 대해 진퇴 이동 가능하게 지지됨과 함께 유리판의 절선 가공 방향으로 이동 가능하게 설치된 헤드 본체와, 상기 헤드 본체에 설치되어 상기 커터 홀더를 유리판에 가압하는 가압 수단을 구비한 유리 절단기용 커터 헤드 장치에 있어서,
    상기 커터 홀더에는 상기 판 스프링의 비틀림을 규제한 상태에서 상기 유리판에 대한 상기 커터 홀더의 진퇴 이동을 안내하는 안내 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유리 절단기용 커터 헤드 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안내 부재는 상기 헤드 본체에 미끄럼 접촉되는 링 형상의 회전 부재인 유리 절단기용 커터 헤드 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 회전 부재는 상기 커터 휠을 사이에 두고 상기 커터 홀더의 수평 방향 양측에 각각 배치되고, 상기 헤드 본체의 수직면을 미끄럼 이동 가능하게 설치된 유리 절단기용 커터 헤드 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 회전 부재가 베어링인 유리 절단기용 커터 헤드 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 회전 부재가 베어링인 유리 절단기용 커터 헤드 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 커터 홀더는 한쪽 측부에 상기 판 스프링이 설치되고, 다른 쪽 측부에 상기 안내 부재가 설치되어 있는 유리 절단기용 커터 헤드 장치.
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