KR101518027B1 - 곡면 유리 제조용 흑연성형치구를 가공하기 위한 공압지그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 곡면 스마트폰이나 웨어러블 기기 등에 사용되는 곡면 유리 제조용 흑연성형치구를 가공하기 위한 공압지그에 관한 것으로, 피가공 흑연가공물 보다 큰 상부면을 가지며, 상부면의 사방 외연부에는 피가공 흑연가공물의 크기에 대응되는 걸림턱이 돌출 형성되고, 중앙부에는 피가공 흑연가공물의 하부 돌출부를 수용하는 함몰공간이 형성되며, 사방에 돌출 형성된 걸림턱과 함몰공간 벽체 사이에는 소정의 폭과 깊이로 상호 연통된 진공통로가 형성되고, 진공통로의 양측 상측부에는 피가공 흑연가공물의 외연부 하부면이 접촉되는 안착부가 형성되며, 하부면은 상기 플레이트 상에 설치된 지그에 결합고정되는 진공흡착블럭과, 상기 진공흡착블럭의 일측면에 결합 고정되어 상기 진공통로와 소통되어 외부 진공 발생 장치와 연결되는 연결구로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명에 의하면 피가공 흑연가공물이 부압으로 흡착되어 공압지그에 용이하게 고정되기 때문에 취성이 강한 흑연가공물에 무리한 힘이 가해지지 않아 균열 또는 파손될 우려가 없을 뿐만 아니라 흑연가공물을 공압지그에 설치하는 셋팅시간이 대폭 줄어들어 흑연가공물의 가공시간이 단축되는 효과가 발생한다.

Description

곡면 유리 제조용 흑연성형치구를 가공하기 위한 공압지그{PNEUMATIC JIG FOR MACHINING OF GRAPHITE FORMING FIXTURE FOR MANUFACTURING CURVED GLASS}

본 발명은 곡면 스마트폰이나 웨어러블 기기 등에 사용되는 곡면 유리 제조용 흑연성형치구를 가공하는데 사용되는 공압지그에 관한 것이다.

종래의 스마트폰은 전면부에 커버글라스에 평판형 유리(Flat Glass)를 사용하는 것이 대세였으나, 최근에는 휘어진 곡면 유리(Curved Glass)를 채용하기 시작했다. 또한, 차세대 모바일 기술로 예견되는 웨어러블 기기(Wearable Device)도 커버글라스에 곡면 유리를 탑재하기 시작했다. 이와 같은 곡면 커버글라스는 평판형 스마트폰이나 웨어러블 기기보다 미적 감각이나 착용감, 기능성 등 많은 장점을 지니고 있어 앞으로 점차 3D, 6D 곡면 형상의 스마트폰이나 웨어러블 기기로 대체될 전망이다.

그러나, 이와 같은 3D, 6D 곡면 형상의 스마트폰이나 웨어러블의 곡면 커버글라스를 가공하는 기술은 초기 단계의 기술로서 상용화된 기술은 일부에 불과한 실정이다.

그러한 기술 중 하나는 곡면 유리를 제조하기 위해 특수하게 제작된 치공구를 사용하여 고온 가열로에서 커버글라스를 연와시켜 자중으로 곡면 형상으로 가공하는 커버글라스의 곡면 가공방법으로 한국 등록특허 10-1260434호에 개시되어 있다.

한국 등록특허 10-1260434호에는 도 1에 도시된 바와 같이, 일정 면적을 갖는 평판형의 박막 커버 글라스가 안착되는 하부 베이스; 상기 하부 베이스에 안착된 커버 글라스의 상면을 자중에 의해 압착하는 상부 베이스; 상기 평판형의 박막 커버 글라스의 상하좌우측 일면 중, 어느 한쪽 이상의 일면을 커버 글라스가 용융되지 않고 적은 연성을 띄는 650~750℃ 사이의 고온상태에서 자중에 의해 리프레싱하여 곡면형상으로 성형하는 밴딩부를 포함하며, 상기 밴딩부의 저면 일부는 일정각도로 하향경사진 곡선면을 이루고, 상기 하부 베이스에서 상기 밴딩부가 안착되는 부위에는 상기 밴딩부의 곡선면과 대응되는 하향경사진 곡선면이 형성되되, 상기 밴딩부의 곡선면과, 하부 베이스의 곡선면 사이의 간격은 상기 커버 글라스의 두께와 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 리프레싱 공정에 의한 터치 패널용 3D 형상 커버 글라스의 제조금형이 개시되어 있으나, 상기 리프레싱 공정에 의한 터치 패널용 3D 형상 커버 글라스의 제조금형을 어떤 재질로, 어떤 가공기와 어떤 성형치구를 이용하여 가공하는지에 대해서는 아무런 기재가 없다.

또 다른 곡면 유리 성형방법으로, 한국 등록특허 10-1404494호에는 도 2에 도시된 바와 같이, 제조하고자 하는 곡면을 갖는 커버 글라스의 곡면 형태가 양각 형상으로 돌출되어 있는 스테인레스계의 금속 재질로 형성되는 하부금형; 및 상기 곡면을 갖는 커버 글라스의 평면을 커버할 수 있도록 상기 하부금형의 상단에 체결되는 스테인레스계의 금속 재질로 형성되는 상부금형을 포함하며, 상기 하부금형은, 상기 상부금형의 테두리를 지지하기 위한 지지부; 및 상기 곡면을 갖는 커버 글라스의 평면이 밀착되는 평면부와 상기 곡면을 갖는 커버 글라스의 곡면이 밀착되는 곡면부로 구성되어 상기 지지부의 평면으로부터 양각형태로 돌출되어 있는 성형부를 포함하고, 상기 상부금형은, 상기 평면부와 밀착되어 상기 곡면을 갖는 커버 글라스의 평면을 눌러주기 위한 평면압출부; 및 상기 곡면부와 밀착되어 상기 곡면을 갖는 커버 글라스의 곡면을 형성하기 위한 곡면압출부를 포함하고, 상기 곡면압출부는 상기 평면압출부와 탈부착될 수 있는 것을 특징으로 하는 곡면을 갖는 커버 글라스 제조 장치가 개시되어 있다. 그러나 이 또한 곡면 커버 글라스를 제조하는 금형에 대해서만 개시되어 있을 뿐 그 금형의 재질 및 그 금형을 제작하는 방법에 관해서는 아무런 기재가 없다.

한편, 상기 곡면 커버 그라스를 성형하는 종래 기술들은 커버 글라스를 제조하는 성형치구(금형)를 스테인레스계의 금속 재질을 사용하고 있다. 이러한 스테인레스계 금속 재질의 성형치구는 재질이 질기고 강해서 고속 가공이 불가능하여 가공 생산성이 낮을 뿐만 아니라, 커버 글라스를 밴딩시키기 위한 고온의 가열로에서 일정 시간 노출되므로 열수축에 의해 변형이 발생하거나 가열, 냉각을 반복하게 되어 산화 및 균열이 발생하는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 고온의 환경에서도 열변형, 산화 등이 일어나지 않고 성형성이 뛰어나 복잡한 형상도 용이하게 구현할 수 있는 재질인 흑연으로 제조된 성형치구(금형)가 필요한 실정이나 이러한 흑연성형치구는 흑연이 가진 강한 취성으로 인해 외부의 충격에 쉽게 깨지거나 균열이 일어날 수 있어 종래 볼트 또는 바이스로 피가공 흑연가공물을 고정시켜 고속가공기로 가공을 할 경우 균열 또는 파손으로 불량이 되거나 가공정밀도가 떨어져 흑연성형치구로 사용할 수 없는 등의 문제점이 있다.

이러한 이유로 취성이 강한 흑연가공물을 안정되게 고정시켜 하부 돌출부를 가진 곡면 유리 제조용 흑연성형치구를 가공할 수 있도록 하는 지그가 요구되고 있다.

1. 한국 등록특허 10-1260434호(2013년 05월 06일) 2. 한국 등록특허 10-1404494호(2014년 06월 10일)

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 직육면체 형상으로 중앙부에 하부 돌출부가 형성된 피가공 흑연가공물을 공기의 부압으로 흡착 고정시킴으로써 취성이 강한 흑연가공물이 볼트 또는 바이스 등과 같은 기구적인 장치와 접촉하지 않고 밀착 고정되도록 하여 가공 시 흑연가공물이 균열 또는 파손되지 않도록 하고, 흑연가공물을 고속가공기 등 공작기계의 플레이트에 신속하고 안정되게 장착 고정시켜 정밀하게 가공할 수 있도록 하는 곡면 유리 제조용 흑연성형치구를 가공하기 위한 공압지그를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 본 발명의 목적은 고속가공기 등 공작기계의 플레이트 상에 설치되어 피가공물을 고정시키는 공압지그에 있어서, 피가공 흑연가공물의 외연부보다 큰 상부면을 가지며, 상부면의 사방 외연부에 피가공 흑연가공물의 크기에 대응되는 걸림턱이 돌출 형성되고, 중앙부에는 피가공 흑연가공물의 하부 돌출부를 수용하는 함몰공간이 형성되며, 사방에 돌출 형성된 걸림턱과 함몰공간 벽체 사이에는 소정의 폭과 깊이로 상호 연통된 진공통로가 형성되고, 진공통로의 양측 상측부에는 피가공 흑연가공물의 외연부 하부면이 평면 접촉되는 안착부가 형성되며, 하부면은 상기 플레이트 상에 설치된 가공기 지그에 결합고정되는 진공흡착블럭과; 진공흡착블럭의 일측면에 결합 고정되어 진공통로와 연통되어 외부 진공 발생 장치와 연결되는 연결구;로 이루어진 것을 특징으로 하는 곡면 유리 제조용 흑연성형치구를 가공하기 위한 공압지그에 의해 달성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 바닥 하부면이 고속가공기 등의 공작기계의 플레이트 상에 장착 고정되는 공압지그 위에 곡면 유리 제조용 흑연성형치구로 가공되는 하부 돌출부가 형성된 피가공 흑연가공물이 부압으로 용이하게 흡착 고정되기 때문에 취성이 강한 흑연가공물에 무리한 힘이 가해지지 않아 균열 또는 파손될 우려가 없을 뿐만 아니라 흑연가공물을 공압지그에 설치하는 셋팅시간이 대폭 줄어들어 흑연성형치구의 가공시간이 크게 단축되어 가공생산성이 개선되는 효과가 있다.

그리고, 공압지그의 상부면 외연부에는 피가공 흑연가공물의 외연부와 소정의 공차로 형상 맞춤된 걸림턱이 형성되어 있어 피가공 흑연가공물이 밀려 나가지 않고 안정적으로 고정되기 때문에 가공오차가 줄어들어 정밀한 흑연성형치구를 제작할 수 있는 효과가 발생한다.

도 1 및 도 2는 종래의 곡면 유리 제조용 성형치구를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 피가공 흑연가공물을 고정하는 공압지그의 사시도(a) 및 절개 단면도(b)
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공압지그에 형성된 진공통로를 파란색으로 강조한 사시도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공압지그 위에 피가공 흑연가공물을 이격시켜 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공압지그에 피가공 흑연가공물을 장착 결합시킨 상태를 나타내는 사시도(a) 및 절단 단면도(b).

이하, 본 발명의 흑연성형치구용 공압지그의 바람직한 실시예를 첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 공압지그 위에 설치 고정되어 가공되는 피가공 흑연가공물은 직육면체 형상으로 중앙부에 하부 돌출부가 형성된 형상을 가지고 있는 것이다.

그리고, 본 발명의 공압지그(100)는 통상 고속가공기(도시 하지 않음)의 플레이트 위에 장착된 척에 설치되는 가공기 지그(고속가공기 제조사가 고속가공기 규격에 맞춰 제공하는 표준지그로 예를 들면 고속가공기 제조사인 스위스 EROWA사의 표준지그) 위에 접착제 또는 볼트체결로 결합되어 고정된다. 따라서, 상기 공압지그(100)의 하부면은 기본적으로 평탄하며, 하부면의 일부에는 볼트체결을 위한 나사공이 형성될 수도 있다. 그리고, 본 발명의 공압지그(100)의 재질은 가공성이 뛰어나 복잡한 형상구현이 용이하고 온도변화에도 변형이 적고 재료비 및 가공비가 저렴한 흑연이 가장 바람직하며, 그 외 내구성이 뛰어난 동이나 알루미늄 등의 금속재질로 제작되어도 무방하다.

참고로, 본 발명에 따른 공압지그는 상기한 고속가공기 이외의 밀링머신 등 일반 공작기계에도 설치되어 사용될 수 있음을 밝혀둔다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 곡면 유리 제조용 흑연성형치구를 가공하기 위한 공압지그(100)는 크게 진공흡착블럭(110)과 연결구(120)로 이루어진다.

상기 진공흡착블럭(110)은 상부에 피가공 흑연가공물(A)을 안착시키기 위하여 피가공 흑연가공물(A)보다 큰 상부면을 가진다. 그리고 진공흡착블럭(110)의 상부면 외연부에는 피가공 흑연가공물(A)의 형상과 크기에 대응되는 걸림턱(111~114)이 돌출 형성되어 있다.

따라서, 진공흡착블럭(110)의 상부에 안착되는 흑연가공물(A)의 외연부는 상기 걸림턱(111~114)에 의해 진공흡착블럭(110) 상에 밀착 안착되어 수평방향으로 가공시 발생하는 절삭저항에 대해 밀리지 않고 안정적으로 고정되어 절삭 가공오차가 발생하지 않게 된다.

이러한 상기 걸림턱(111~114)의 내측면의 크기는 흑연가공물(A)의 외측면의 크기와 소정의 공차로 형상 맞춤되는 것이 바람직하다. 이때, 걸림턱(111~114)의 높이는 절삭이 되지 않도록 안착된 흑연가공물(A)보다 높지 않게 하는 것이 바람직하다.

상기 돌출 형성된 걸림턱(111~114)과 함몰공간(115) 벽체 사이에는 피가공 흑연가공물(A)을 안착시켰을 때 외연부 하면을 부압(흡인력)으로 흡입 고정시키기 위하여 소정의 폭과 깊이로 상호 연통된 진공통로(116)를 형성시킨다.

상기 진공통로(116)와 연통되는 연결구(120)는 진공흡착블럭(110)의 일측면에 나사 고정되어 외부 진공 발생 장치(미도시)에 플렉시블한 진공 호스로 연결된다. 진공 발생 장치로서는 압축공기로 작동되는 벤츄리 관이나 진공펌프 어느 것을 사용해도 무방하다.

그리고, 상기 연결구(120)의 한쪽은 진공흡착블록(110)의 일측면에 결합시키기 위한 나사부(122)가 형성되고, 다른 쪽은 진공호스와 커플링되는 퀵커넥터인 것이 흑연가공물(A)의 신속한 셋팅이나 교체를 위해 바람직하다.

그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 파란색으로 표시한 진공통로(116)는 함몰공간(115) 전체를 수직방향으로 둘러싸서 형성되며, 진공통로(116)의 상측부에는 수평면을 가지는 안착부(117)가 형성되고, 이 안착부(117)에 피가공 흑연가공물(A)의 외연부 하부면이 밀착된다. 상기 진공통로(116)에 연결구(120)를 통하여 부압이 걸리면 피가공 흑연가공물(A)의 외연부의 하면은 진공통로(116)에 형성된 부압에 의해 안착부(117)에 강하게 밀착 고정된다.

그리고 피가공 흑연가공물(A)은 상부 표면으로부터 하부를 향하여 다양한 3차원의 형상이 절삭 가공되기 때문에 도 5(b) 절단면에 도시된 바와 같이, 하부는 상당한 두께로 돌출되어 있다. 따라서 진공흡착블럭(110)의 중앙부에는 피가공 흑연가공물(A)의 하부 돌출부를 수용하는 함몰공간(115)을 형성시킨다. 형성된 함몰공간(115)의 깊이는 흑연가공물(A)의 바닥면에 닿지 않게 간극을 형성하여 안착부(117)가 들뜨지 않도록 상당한 간극을 유지하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 고속가공 후에 곡면 유리 성형의 흑연성형치구로 사용되는 피가공 흑연가공물(A)은, 종래와 같이 볼트 또는 바이스로 고정을 하지 않고 공압에 의한 흡착방식으로 용이하게 공압지그(100)에 밀착 고정되므로 공압지그에 셋팅되는 시간이 종래 방식에 비해 대폭 줄어들며, 취성이 강한 흑연가공물(A)이 볼트 또는 바이스 등과 같은 기구적인 장치와 접촉하지 않고 밀착 고정되므로 흑연가공물이 균열 또는 파손되는 문제가 해소된다.

또한, 공압지그(100)의 상부면 외연부에는 피가공 흑연가공물(A)의 외연부와 소정의 공차로 형상 맞춤된 걸림턱(111~114)이 형성되어 있어 절삭가공시에 피가공 흑연가공물(A)이 수평방향으로 밀려 나가지 않고 안정적으로 고정되기 때문에 가공오차가 줄어들어 완성된 흑연성형치구의 정밀도가 높아지게 되는 것이다.

A: 흑연가공물
100: 공압지그 110: 진공흡착블럭
111~114: 걸림턱 115: 함몰공간
116: 진공통로 117: 안착부
120: 연결구 122: 나사부
124: 퀵커넥터

Claims (4)

1. 공작기계의 플레이트 상에 설치되어 피가공물을 고정시키는 공압지그에 있어서,
   피가공 흑연가공물의 외연부보다 큰 상부면을 가지며, 상부면의 사방 외연부에는 피가공 흑연가공물의 크기에 대응되는 걸림턱이 돌출 형성되고, 중앙부에는 피가공 흑연가공물의 하부 돌출부를 수용하는 함몰공간이 형성되며, 사방에 돌출 형성된 걸림턱과 함몰공간 벽체 사이에는 소정의 폭과 깊이로 상호 연통된 진공통로가 형성되고, 진공통로의 양측 상측부에는 피가공 흑연가공물의 외연부 하부면이 평면 접촉되는 안착부가 형성되며, 하부면은 상기 플레이트 상에 설치된 가공기 지그에 결합고정되는 진공흡착블럭과;
   상기 진공흡착블럭의 일측면에 결합 고정되어 상기 진공통로와 연통되어 외부 진공 발생 장치와 연결되는 연결구;로 이루어진 것을 특징으로 하는 곡면 유리 제조용 흑연성형치구를 가공하기 위한 공압지그.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 걸림턱의 내측면의 크기는 상기 피가공 흑연가공물의 외측면의 크기와 소정의 공차로 형상 맞춤되는 것을 특징으로 하는 곡면 유리 제조용 흑연성형치구를 가공하기 위한 공압지그.
   
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4. 삭제

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