KR101567639B1 - 곡면유리 제조용 로 - Google Patents

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KR101567639B1 KR1020130138389A KR20130138389A KR101567639B1 KR 101567639 B1 KR101567639 B1 KR 101567639B1 KR 1020130138389 A KR1020130138389 A KR 1020130138389A KR 20130138389 A KR20130138389 A KR 20130138389A KR 101567639 B1 KR101567639 B1 KR 101567639B1
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Abstract

곡면유리 제조 시스템에 채용되는 가열로가 개시된다. 이러한 곡면유리 제조용 로는 승강 가능한 상부 플레이트 히터와 하부 플레이트 히터 사이에 유리판을 위치시킨 후 가열한다. 승강구동부는 정밀한 제어가 가능한 서보모터를 구비하고 회전운동을 직선운동으로 변환하기 위한 구성을 포함한다. 이와 같이 유리판은 양면이 상부 히터와 하부 히터에 노출된 상태에서 가열하고 플레이트 히터의 높이 조절을 수행함으로써 효율과 제어가 용이하다.

Description

곡면유리 제조용 로{FURNACE FOR MANUFACTURING CURVED GLASS}
본 발명은 유리 가공분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터치패널에 이용되는 곡면유리를 제조하는데 이용되는 로(furnace)에 관한 것이다.
현재 스마트폰이나 태블릿과 같은 터치패널을 이용하는 스마트기기에 대한 이용이 폭발적으로 증가하고 있다. 상대적으로 작은 사이즈의 터치패널을 구비하는 스마트폰으로부터 시작하여 대형 사이즈의 태블릿까지 생산되는 스마트기기도 다양하다.
최근에는 소위 3D 터치패널로 불리우는 곡면 터치패널에 대한 관심도가 높아지고 있다. 이러한 곡면 터치패널은 심미감은 물론이거니와 실질적으로 패널의 시야 및 터치 면적을 증가시킬 수 있다.
이와 같은 곡면 터치패널을 제조하기 위해서는 터치패널에 커버 글라스로 사용되는 유리를 곡면으로 성형하여야 한다. 기존에 이용되는 유리의 곡면 성형은 글라인드 등으로 글라스 면을 연마하여 곡면으로 제조하는 방식이 많이 이용되었다. 그러나 이러한 연마 방식은 성형할 수 있는 형상에 한계가 있을 뿐만 아니라, 유리 소재의 낭비가 발생한다.
따라서, 연마 방식 보다는 몰드를 이용하여 글라스를 작업온도까지 가열한 후 구부리는 벤딩 방식이 선호되고 있다.
그런데 이러한 벤딩 방식으로 곡면유리를 대량으로 생산하는 데 적합한 가열 장치가 필요하다.
한국특허출원 10-2009-0088292
본 발명은 상술한 종래의 문제를 감안한 것으로서, 곡면유리 제조에 적합한 곡면유리 제조용 로(furnace)를 제공한다.
본 발명은 성형되는 유리판을 신속하게 가열할 수 있는 곡면유리 제조용 로를 제공한다.
본 발명은 에너지 효율이 높고 대량 생산에 적합한 곡면유리 제조용 로를 제공한다.
본 발명은 곡면유리 제조용 로(furnace)를 제공하며, 이는: 프레임; 상기 프레임에 승강가능하게 설치되는 하나 이상의 플레이트 히터; 및 상기 하나 이상의 플레이트 히터를 각각 승강시키는 하나 이상의 승강구동부를 포함하고, 상기 플레이트 히터는 가열 대상으로부터 소정거리 이격된 상태에서 열을 가한다.
상기 하나 이상의 플레이트 히터 각각은: 케이스; 상기 케이스 내부에 설치된 전기에 의한 발열요소; 및 상기 발열요소에 전기를 인가하는 전기공급부;를 포함한다.
상기 하나 이상의 플레이트 히터는 가열 대상을 사이에 두고 상하에 배치되는 상부 플레이트 히터와 하부 플레이트 히터를 포함한다.
상기 하나 이상의 승강구동부는: 상기 상부 플레이트 히터를 승강시키는 제1승강구동부와, 상기 하부 플레이트 히터를 승강시키는 제2승강구동부를 포함한다.
상기 제1 및 제2승강구동부는 각각은: 모터축이 볼스크류로 이루어진 서보모터; 상기 볼스크류에 나사이동이 가능하게 결합된 너트부; 상기 너트부에 일측이 고정되고 타측이 상기 상부 플레이트 히터의 상기 케이스에 고정된 기계축; 및 상기 너트부가 직선이동하도록 안내하는 LM가이드;를 포함한다.
상기 프레임은: 가열 대상물이 입출되는 입출구가 형성된 면을 제외하고 상면, 하면, 및 측면들이 막힌 형태일 수 있다. 상기 입출구는 일측면과 타측면에 각각 배치될 수 있다.
상기 프레임의 막힌 면에는 단열수단이 배치된다. 상기 단열수단은 냉각수 흐름관을 포함할 수 있다. 또한 단열수단은 소정 두께의 단열재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 곡면유리 제조용 로가 제공된다. 이러한 곡면유리 제조용 로는 유리판이 직접 가열되기 때문에 열효율이 좋고, 결과적으로 공정효율이 높아진다. 이를테면, 금형 내부에서 가열되는 기존의 방법에서는 몰드까지 가열하여야 하기 때문에 성형이 가능한 작업온도 보다 훨씬 높은 온도로 가열하여야 유리판이 작업온도에 도달한다. 하지만, 본 발명의 시스템에서는 성형되는 유리판을 가열하기 때문에 작업온도 정도로만 가열할 수 있다. 또한, 유리판이 직접 가열되기 때문에 온도 제어가 신속하고 정확하게 이루어질 수 있다. 이러한 본 발명곡면유리 제조용 로는 곡면유리 제조 시스템에 가열로로서 포함될 수 있고, 고품질의 터치패널용 곡면유리의 대량 생산에 바람직하게 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 곡면유리 제조용 로를 채용하는 곡면유리 제조 시스템에 의해 제조되는 터치패널용 곡면유리의 예시를 보여주기 위해 도시한 도면이다.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 곡면유리 제조용 로를 도시한 도면이다.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 곡면유리 제조용 로에 포함된 승강구동부와 플레이트 히터가 결합된 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 곡면유리 제조용 로에 포함된 플레이트 히터를 도시한 도면이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 곡면유리 제조용 로에 포함되는 단열수단을 도시한 도면이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 곡면유리 제조용 로가 채용되는 곡면유리 제조 시스템을 도시한 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 곡면유리 제조용 로(furnace)를 제공한다. 이러한 곡면유리 제조용 로는 성형되는 유리판으로부터 이격된 위치에서 열을 가하는 하나 이상의 플레이트 히터를 포함한다. 바람직하게는 유리판의 상면과 하면에 각각 열을 가하도록 배치되는 상부 플레이트 히터와 하부 플레이트 히터를 포함한다. 각 플레이트 히터는 전기가 인가되면 발열하는 발열요소를 포함하며, 승강구동부에 의해 각각 승강할 수 있다. 예를 들어 승강구동부는 서보모터를 포함하여 유리판으로부터의 이격 거리를 정밀하게 제어할 수 있다. 본 발명의 곡면유리 제조용 로는 바람직하게는 일측면에 유리판이 인입되는 입구가 배치되고 타측면에는 출구가 배치된다. 입출구가 배치되는 면을 제외한 나머지 상, 하, 및 측면에는 단열수단이 배치되어 로 내부의 온도의 균일도를 유지하도록 하고 또한 열이 방출되는 것을 방지할 수 있다. 이와 같은 곡면유리 제조용 로는 제조 시스템의 하나 이상이 설치될 수 있으며, 이 경우 예열부, 성형부, 냉각부 등에 동일하거나 유사한 로가 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 곡면유리 제조용 로를 채용하는 곡면유리 제조 시스템에 의해 제조되는 터치패널용 곡면유리의 예시를 도시한 도면이다.
본 발명의 곡면유리 제조용 로는 도 1에 도시한 바와 같은 터치패널 글라스를 원하는 형상으로 성형하는데 적용될 수 있다. 예를 들어 본 발명의 가열로를 이용하여 유리판을 가열하여 유리판의 테두리 부위를 곡면으로 벤딩 성형하고, 이를 스마트폰이나 태블릿과 같은 터치패널을 위한 글라스로 적용시킬 수 있다. 이와 같이, 스마트기기의 터치패널의 테두리 부위가 곡면으로 형성된다면 다양한 장점을 제공할 것이다.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 곡면유리 제조용 로를 도시한 도면으로서, 도 2a는 개략적인 사시도이고, 도 2b는 측단면도이며, 도 2c는 부분 확대도이다. 참고적으로, 도 2a 내지 2c에 도시된 로는 상부 플레이트 히터(410)와 하부 플레이트 히터(420)에 상부 몰드(450)와 하부 몰드(460)가 각각 결합된 상태를 보여준다. 아래에서 간단하게 설명되는 바와 같이, 본 발명의 곡면유리 제조용 로는 곡면유리 제조 시스템에 예열부(30), 성형부(40), 및 냉각부(50)에 각각 적용될 수 있으며, 도 2a 내지 2c는 성형부(40)를 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 곡면유리 제조용 로(furnace)는 프레임(430)과 프레임(430)에 승강가능하게 설치되는 하나 이상의 플레이트 히터(410, 420)와, 각 플레이트 히터(410, 420)를 승강시키는 하나 이상의 승강구동부(441, 442)를 포함한다.
도면에서 알 수 있는 바와 같이, 바람직하게는 하나 이상의 플레이트 히터는 상부 플레이트 히터(410)와 하부 플레이트 히터(420)를 포함하며, 이들은 서로 마주보도록 배치된다. 가열되는 유리판은 상부 플레이트 히터(410)와 하부 플레이트 히터(420) 사이에서 가열된다.
바람직하게 승강구동부는 상부 플레이트 히터(410)를 승강시키는 제1승강구동부(441)와, 상기 하부 플레이트 히터(420)를 승강시키는 제2승강구동부(442)를 포함한다.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 곡면유리 제조용 로에 포함된 제1승강구동부(441)와 상부 플레이트 히터(410)가 결합된 상태를 도시한 도면이다. 승강구동부와 플레이트 히터는 상부와 하부가 동일하거나 유사할 수 있고, 여기서는 그 중 하나인 제1승강구동부(441)를 설명한다.
제1승강구동부(441)는 모터축이 볼스크류(4412)와 연결된 서보모터(4411)를 포함한다. 따라서 서보모터(4411)의 모터축이 회전하면 볼스크류(4412)도 같이 회전한다. 볼스크류(4412)에는 너트부(4413)가 나사이동이 가능하게 결합되고, 이 너트부(4413)에 기계축(4414)이 고정된다. 즉, 기계축(4414)은 일측이 너트부(4413)에 고정되고 타측이 상부 플레이트 히터(410)에 고정된다. 따라서, 서보모터(4411)가 회전하여 볼스크류(4412)를 회전시키면, 너트부(4413)가 볼스크류(4412) 상에서 이동을 하고, 그에 따라 기계축(4414)이 상하방향으로 이동을 하게 된다. 또한 볼스크류(4412)가 회전할 때 너트부(4413)가 직선이동하도록 안내하는 LM가이드(4415)가 설치된다.
이러한 구성요소들은 프레임 또는 함체 형태의 바디(4416)에 설치될 수 있다. 참고적으로, 본 발명의 곡면유리 제조용 로가 성형부에 적용될 경우에는 도시한 바와 같이 상부 플레이트 히터(410)의 아래면에는 상부 몰드부(450)가 설치된다.
이와 같은 제1 및 제2 승강구동부(441, 442)에 의해 상부 플레이트 히터(410) 및 하부 플레이트 히터(420)가 승강하여 그 사이에 놓이는 가열 대상물인 유리판으로부터의 이격거리를 정밀하게 조정할 수 있다. 따라서 보다 정밀한 온도제어가 가능하다.
도 4는 본 발명의 곡면유리 제조용 로에 포함된 플레이트 히터를 도시한 단면도이다. 여기서도 마찬가지로 상부 플레이트 히터(410)와 하부 플레이트 히터(420)가 동일하거나 유사하며 그 중 하나인 상부 플레이트 히터(410)를 설명한다.
상부 플레이트 히터(410)는 케이스(411)와, 케이스(411) 내부에 설치된 전기에 의한 발열요소(4121)와, 발열요소(4121)에 전기를 인가하는 전기공급부(4123)를 포함한다. 발열요소(4121)의 둘레에는 절연체(4122)로서 세라믹 구조체가 배치될 수 있다. 케이스(411) 내부에는 단열재(413)가 배치되어, 열이 유리판 쪽 이외의 방향으로 발산되는 것을 억제한다. 또한 케이스(411) 내부에 수용 설치되는 요소들을 고정하기 위해 커버부재(415)를 구비할 수 있다. 플레이트 히터(410)는 또한 써모커플과 같은 온도측정기(416)를 더 포함하여, 발열요소(4121)에 인가되는 전기를 제어함으로써 온도를 제어할 수 있도록 할 수 있다. 미설명 도면부호 417은 안내요소로서, 플레이트 히터의 열 흐름이나 추후 설명되는 블로어의 기체 흐름을 안내할 수 있다. 또한, 상부 플레이트 히터(410)의 케이스(411)에는 상술한 바와 같이 제1승강구동부(441)의 기계축(4414)이 연결되어, 기계축(4414)의 상하 이동에 따라 상부 플레이트 히터(410)가 승강한다.
이러한 상부 플레이트 히터(410) 및 하부 플레이트 히터(420)는 곡면유리 제조 시스템의 각 단계의 요소에서 정해진 목표 온도로 유리판을 가열하게 된다.
다시 도 2a 및 2b로 돌아와서, 본 발명의 곡면유리 제조용 로에 포함되는 프레임(430)은 상술한 구성요소들을 지지한다. 프레임(430)은 가열 대상물이 입출되는 입출구가 형성된 면을 제외하고 상면, 하면, 및 측면들이 막힌 형태일 수 있다. 입출구는 일측면과 타측면에 각각 배치될 수 있다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 곡면유리 제조용 로에 포함되는 단열수단을 도시한 도면이다.
도 2a, 2b, 도 5a, 및 5b에 도시한 바와 같이, 프레임(430)의 막힌 면에는 단열수단(480)이 배치된다. 바람직하게는 단열수단(480)은 2중의 단열요소를 포함할 수 있다. 이를테면 단열수단(480)은 냉각수 흐름관(481)을 포함할 수 있다. 냉각수 흐름관(481)은, 도 5a에 도시한 바와 같이, 알루미늄 판재(482)에 용접으로 고정된 후 프레임(430)에 설치될 수 있다. 또한 단열수단(480)은 소정 두께의 단열재(483)를 더 포함할 수 있다. 이러한 단열재(483)는 커버(484)로 고정될 수 있다. 로 내부로 노출되는 단열재(483) 면에는 분진방지 코팅층(485)이 배치될 수 있다.
이러한 단열수단(480)은 로 내부를 균일한 온도로 유지하고 내부의 열이 외부로 방출되는 것을 억제한다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 곡면유리 제조용 로가 채용되는 곡면유리 제조 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 도면에서는 이해의 편의를 위해 전면의 일부 부위를 제거한 상태로 도시하였다.
본 발명의 곡면유리 제조 시스템은 기본적으로 예열부(30), 성형부(40), 냉각부(50), 및 이송부(60)를 포함한다. 도 6a 및 6b에서 알 수 있는 바와 같이, 이들 구성요소들 각각은 한 쌍의 플레이트 히터를 포함하는 본 발명의 곡면유리 제조용 로를 포함한다. 이와 같이 곡면유리 제조 시스템에 채용되는 각각의 로는 예열부(30), 성형부(40) 및 냉각부(50)에서 유리판을 가열한다. 예열부(30)와 성형부(40)에서는 유리판의 벤딩 작업온도(대략 750℃)로의 승온을 위해 가열을 수행하고, 냉각부(50)에서는 급속한 냉각을 방지하도록 정해진 열을 가하여 단계적으로 서냉이 이루어질 수 있도록 하기 위해 열을 가한다.
또한, 곡면유리 제조 시스템은 예열부(30) 이전에 준비 테이블(10)과 로딩부(20)를 더 포함할 수 있고, 냉각부(50) 이후에 언로딩부(70)와 리턴 테이블(80)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 곡면유리 제조용 로가 포함되는 곡면유리 제조 시스템에 대해 간략하게 설명한다.
준비 테이블(10)에서 준비된 유리판을 로딩부(20)에서 이송부(60)로 로딩한다. 로딩부(20)에서 로딩되는 유리판은 예정된 크기와 형상으로 절단된 터치패널의 글라스로서, 평판형일 수 있다. 유리판의 로딩은 로딩장치(미도시)에 의해 수행될 수 있다. 바람직하게는 로딩부(20)에서도 유리판이 약 100℃ 이상의 온도가 되도록 가열할 수 있는데, 이는 이후 신속한 승온에 도움이 된다.
이송부(60)는 예를 들어 제1이송장치(60a)와 제2이송장치(60b)를 포함할 수 있다. 이송부(60)는 공히 유리판의 상면과 하면을 열에 노출된 상태로 이송하며, 아래에서 구체적으로 설명되는 바와 같이 제1이송장치(60a)에서는 와이어망 형태의 지그(620a)를 채용한다.
제1이송장치(60a)는 유리판을 예열부(30), 성형부(40), 제1냉각장치(50a)까지 이송시킬 수 있다. 제2이송장치(60b)는 제1이송장치(60a)로부터 유리판을 전달받아서 제2냉각장치(50b), 제3냉각장치(50c), 언로딩부(70)까지 이송시킬 수 있다. 다만, 제1이송장치(60a)로 전체 단계에서 유리판을 이송시키도록 할 수도 있다.
제1이송장치(60a)는 레일(610a)과 레일(610a)에 슬라이딩 이동가능하게 설치되는 지그(620a)와, 지그(620a)를 레일(610a) 상에서 슬라이딩 이동시키는 선형 구동부(630a)를 포함한다.
지그(620a)는 바람직하게는 유리판의 하면을 지지하는 와이어망 형태를 가질 수 있다. 이러한 와이어망은 유리판의 양면을 실질적으로 상부 플레이트 히터(410)와 하부 플레이트 히터(420)에 노출시켜서 가열이나 냉각이 신속하게 이루어질 수 있도록 한다.
예열부(30)에서 약 750℃를 목표 온도로 하여 유리판을 가열한다. 이송부(60)의 제1이송장치(60a)가 예열된 유리판을 성형부(40)로 이동시키면, 성형부(40)에서는 온도를 750±50℃로 유지하면서 성형 동작을 수행한다.
성형부(40)에서는 제1승강구동부(441)가 상부 플레이트 히터(410)를 하강시켜서 상부 몰드부(450)로 유리판을 흡착하고, 제2승강구동부(442)가 하부 플레이트 히터(420)를 상승시켜서 하부 몰드부(460)로 유리판에 고온기체를 블로잉하여 유리판을 벤딩 성형한다. 이때는 지그(620a)는 위치를 이탈하여 상부 몰드부와 하부 몰드부가 밀접하게 위치하여 성형동작을 수행할 수 있도록 한다. 성형이 완료되면 이송부(60)는 유리판을 냉각부(50)로 이송한다.
냉각부(50)는 제1냉각장치(50a), 제2냉각장치(50b), 및 제3냉각장치(50c)를 포함하는 다단계 구성일 수 있다. 각 냉각장치(50a, 50b, 50c)는 각각 냉각 목표 온도가 차등 설정되어 성형된 유리판을 서냉하도록 한다. 이때는 냉각 단계마다 제1승강구동부(441)와 제2승강구동부(442)는 각각 상부 플레이트 히터(410)와 하부 플레이트 히터(420)를 정해진 높이에 위치시킴으로써, 정밀한 온도제어를 수행할 수 있게 된다. 냉각이 완료되면 제2이송장치(60b)에 의해 유리판이 언로딩부(70)로 이송된다.
이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

Claims (10)

  1. 곡면유리 제조용 로(furnace)로서:
    가열 대상물이 입출되는 입출구가 형성된 면을 제외하고 상면, 하면, 및 측면들이 막힌 형태인 프레임;
    상기 프레임에 승강가능하게 설치되며, 가열 대상물을 사이에 두고 상하에 배치되는 상부 플레이트 히터와 하부 플레이트 히터를 포함하는 플레이트 히터; 및
    상기 상부 및 하부 플레이트 히터를 각각 승강시키는 제1승강구동부와 제2승강구동부;
    상기 플레이트 히터는 가열 대상으로부터 소정거리 이격된 상태에서 열을 가하며,
    상기 프레임의 막힌 면에는 단열수단이 배치되고, 상기 단열수단은 냉각수 흐름관을 포함하는 것인,
    곡면유리 제조용 로.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 하나 이상의 플레이트 히터 각각은:
    케이스; 및
    상기 케이스 내부에 설치된 전기에 의한 발열요소; 및
    상기 발열요소에 전기를 인가하는 전기공급부;를 포함하는,
    곡면유리 제조용 로.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 및 제2승강구동부는 각각은:
    모터축이 볼스크류로 이루어진 서보모터;
    상기 볼스크류에 나사이동이 가능하게 결합된 너트부;
    상기 너트부에 일측이 고정되고 타측이 상기 상부 플레이트 히터의 상기 케이스에 고정된 기계축; 및
    상기 너트부가 직선이동하도록 안내하는 LM가이드;를 포함하는,
    곡면유리 제조용 로.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 입출구는 일측면과 타측면에 각각 배치되는 것인,
    곡면유리 제조용 로.
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 단열수단은 소정 두께의 단열재를 더 포함하는 것인,
    곡면유리 제조용 로.
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