KR101590883B1 - 유리판 성형장치 및 유리판 성형방법 - Google Patents

유리판 성형장치 및 유리판 성형방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유리판 성형장치 및 유리판 성형방법에 관한 것으로서, 상단부와 하단부의 온도가 상이한 두 개의 금형판을 이용하여 유리판에 곡면부를 성형하고, 냉각이 용이한 유리판 성형장치 및 성형방법이 개시된다. 개시된 본 발명에 따른 유리판 성형장치는 유리판의 하부에 위치되고, 상부가 오목한 곡면 형상으로 형성되어 유리판을 가압하는 하부금형을 포함하는 하단 성형기, 하부금형과 유리판의 상부에 위치되어 하부금형과 함께 유리판을 가압하고, 유리판을 가압하는 하부가 볼록한 곡면 형상으로 형성되는 상부금형을 포함하는 상단 성형기를 포함하는 성형단에 있어서, 하단 성형기와 상단 성형기는 유리판을 성형하기 위한 가열유닛을 구비하고, 하부금형은 상부금형보다 300℃ 내지 500℃ 낮은 온도로 가열되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 유리판 성형장치 및 유리판 성형방법은 유리판의 일면의 온도보다 타 면의 온도를 상대적으로 낮게 함으로써, 유리판의 성형뿐만 아니라, 냉각공정을 동시에 행할 수 있는 효과가 있다.

Description

유리판 성형장치 및 유리판 성형방법 {Glass Plate Shaping Apparatus And Glass Plate Shaping Method}
본 발명은 유리판 성형장치 및 유리판 성형방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상단부와 하단부의 온도가 상이한 두 개의 금형판을 이용하여 유리판에 곡면부를 성형하고, 냉각이 용이한 유리판 성형장치 및 성형방법에 관한 것이다.
일반적으로 디스플레이 장치는 내부에 디스플레이 패널을 포함한 장치로, 이러한 디스플레이 장치의 전면에는 강화 유리 등으로 이루어진 유리판을 설치하여 유리판이 디스플레이 장치의 전면을 형성하도록 함으로써, 유리판을 통해 디스플레이 장치의 미관을 향상시키면서도 내부에 포함된 디스플레이 패널을 보호할 수 있도록 되어 있다.
근래 디스플레이 장치는 그 전면을 형성하는 유리판의 외곽측에 후방측으로 경사지게 형성된 곡면부를 성형하여 그 외관을 보다 개선할 수 있도록 되어 있는데, 이와 같이 유리판에 곡면부를 성형하는 방법으로는 유리를 가열하여 연화시킨 후 두 금형 사이에 유리판을 배치한 후 금형을 통해 유리판이 두 금형의 금형면에 대응하는 형상으로 변형되도록 하는 프레스 방식과, 유리판을 가열하여 연화시킨 후 연화된 유리판을 상측에 금형면이 마련되어 있는 금형 위에 배치하여, 연화된 유리가 자중에 의해 금형면과 대응하는 형태로 변형되도록 하는 슬럼핑 방식 등이 있다.
이중 프레식 방식의 프레스 금형은 일반적으로 금형홈이 마련된 금형의 상측에 판재를 배치한 후, 판재에 힘을 가하여 판재가 금형홈과 대응하는 형상으로 변형되도록 함으로써 금형홈과 대응하는 형상을 갖는 제품을 제조하는 장치이다.
이러한, 프레스 금형에서 벤딩(Bending) 공정은 프레스가 하강하면서 상층 패드(이하,스트리퍼)에 의해 소재가 홀딩된 후, 벤딩 펀치(Punch)가 하강하여 성형을 완료하게 되며, 하측에 벤딩된 제품의 끼임 방지를 위해 하측 패트(pad)를 추가하여 성형하고 있다.
그리고, 프레스 금형에서 컬링(curling) 공정은 프레스가 하강하면서 금형 내의 스트리퍼에 의해 소재를 홀딩 한 후, 프레스의 하강에 따라 하측에 구성된 컬링 다이에 의해 성형하고 있다.
그런데, 이처럼 벤딩 공정과 컬링 공정과 같은 성형 공정 후, 성형된 제품은 고온가열로 인해 연성을 띄게 되고 강성을 높이기 위해 이를 다시 냉각시키는 공정이 필수적이다.
따라서, 이러한 냉각 공정은 제품의 충분한 냉각을 위한 시간이 소요됨으로써, 제품 성형을 위한 전체 작업 시간이 증가되는 문제점이 있다.
또한, 작업 시간 증가에 따른 생산 단가가 높아지는 문제점이 있다.
본 발명의 일 측면은 유리판에 곡면부를 성형하는데 있어서 유리판의 일 면의 온도보다 타 면의 온도를 상대적으로 낮게 함으로써, 유리판의 성형 뿐만 아니라, 냉각이 용이하도록 한 유리판 성형장치 및 유리판 성형방법을 제공한다.
본 발명의 다른 일측은 성형과 냉각 공정을 동시에 행할 수 있는 유리판 성형장치 및 유리판 성형방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일측은 유리판 성형 시간을 단축시킬 수 있는 유리판 성형장치 및 유리판 성형방법을 제공한다.
본 발명은 유리판의 하부에 위치되고, 상부가 오목한 곡면 형상으로 형성되어 유리판을 가압하는 하부금형을 포함하는 하단 성형기, 하부금형과 유리판의 상부에 위치되어 하부금형과 함께 유리판을 가압하고, 유리판을 가압하는 하부가 볼록한 곡면 형상으로 형성되는 상부금형을 포함하는 상단 성형기를 포함하는 성형단에 있어서, 하단 성형기와 상단 성형기는 유리판을 성형하기 위한 가열유닛을 구비하고, 하부금형은 상부금형보다 300℃ 내지 500℃ 낮은 온도로 가열되는 것을 특징으로 한다.
또한, 유리판 성형장치는 성형단 이전에 유리판을 대기시키는 준비단과, 유리판을 미리 가열하는 예열단과, 성형단 이후에 성형 공정한 유리판을 냉각하는 냉각단을 더 포함한다.
상단 성형기는 가열유닛의 발열체를 이용해 900℃ 내지 1100℃의 온도로 유리판을 가열하고 일측면에 상단 승하강장치를 구비하며, 상단 승하강장치는 클램핑장치인 것을 특징으로 한다.
하단 성형기는 하부금형과 가열유닛 사이에 위치하고, 유리판의 진공성형을 제어하는 하부금형 구동유닛을 더 포함한다.
더하여, 본 발명은 유리판을 이송시키는 이송와이어를 더 포함한다.
하부금형은 유리판을 이송시키는 이송와이어가 위치하는 홈부를 구비한다.
하단 성형기는 가열유닛의 발열체를 이용해 500℃ 내지 700℃의 온도로 유리판을 가열하고, 상단 성형기보다 낮은 온도를 유지하기 위해 가열유닛 하단에 냉각유닛을 더 포함한다.
냉각유닛은 금속재질의 냉각회로 및 냉각회로를 통과하는 물로 구성된다.
또한, 냉각유닛은 냉각회로를 통과하는 물을 투입하고 배출시키는 복수개의 밸브를 구비한다.
냉각유닛의 물은 외부에 위치한 냉각장치에 의해 냉각되어 냉각유닛으로 투입되고, 냉각유닛의 냉각회로는 PID(Proportional Integral Differential) 방식에 의해 제어된다.
하단 성형기는 일측면에 하단 승하강장치를 구비하고, 하단 승하강장치는 승하강 제어부를 이용해 하단 성형기를 수직 이동시킨다.
본 발명은 준비단에 위치한 유리판이 성형단으로 이송되어 정위치 하는 단계, 유리판의 하부에 위치하는 하부금형을 포함하는 하단 성형기가 상승하여 유리판의 하부에 위치하는 단계, 유리판의 상부에 위치하는 상부금형을 포함하는 상단 성형기가 하강하여 유리판의 상부에 위치하는 단계, 상단 성형기는 가열유닛에 의해 온도가 900℃ 내지 1100℃로 유지되고 하단 성형기는 가열유닛 및 냉각유닛에 의해 온도가 500℃ 내지 700℃로 유지되며, 유리판이 하단 성형기 및 상단 성형기에 의해 가압성형되는 단계, 상단 성형기가 상승하는 단계 및 하단 성형기가 하강하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 성형된 유리판이 냉각단으로 이송되는 단계를 더 포함한다.
더하여, 본 발명은 하단 성형기가 가열유닛 및 냉각유닛에 의해 온도가 500℃ 내지 700℃로 유지되는 단계는 냉각유닛 내에 위치한 냉각회로에 물을 통과시키는 단계를 더 포함한다.
유리판은 이송와이어에 의해 준비단부터 냉각단까지 유리판 성형장치의 길이방향으로 인라인 이송된다.
본 발명의 상단 성형기 및 하단 성형기는 각각 승하강 장치에 의해 수직방향으로 이동되고, 본 발명에 따른 유리판의 가압 성형은 진공성형인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 유리판의 상단은 가열유닛이 구비된 상단 성형기로 가압하고 하단은 가열유닛과 냉각유닛이 함께 구비된 하단 성형기를 이용해 성형함으로써, 유리판의 성형뿐만 아니라 냉각이 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리판 성형장치를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리판 성형장치의 성형단을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리판 성형장치의 냉각유닛과 외부 냉각장치를 나타낸 개념도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리판 성형장치를 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리판 성형장치의 성형단을 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리판 성형장치의 냉각유닛과 외부 냉각장치를 나타낸 개념도이다.
도 1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리판 성형장치(10)는 하단 성형기(30)를 포함한다. 하단 성형기는 유리판(11)의 하부에 위치되고, 상부가 오목한 곡면 형상으로 형성되어 상기 유리판(11)을 가압하는 하부금형(31)을 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리판 성형장치는 상단 성형기(20)를 포함한다. 상단 성형기(20)는 하부금형(31)과 상기 유리판(11)의 상부에 위치되어 상기 하부금형(31)과 함께 상기 유리판(11)을 가압하고, 상기 유리판(11)을 가압하는 하부가 볼록한 곡면 형상으로 형성되는 상부금형(21)을 포함한다.
하단 성형기(30)와 상단 성형기(20)는 고온을 이용해 상기 유리판(11)을 성형하기 위한 가열유닛(22, 35)을 각각 구비한다.
하부금형(31)은 가열유닛(35)에 의해 상기 상부금형(21)보다 300℃ 내지 500℃ 낮은 온도로 가열된다. 하부금형(31) 및 상부금형(21)의 가열유닛(22, 35)은 바람직하게는 발열체를 사용하나, 이에 한정하지 않고 금형의 온도를 상승시킬 수 있는 것이면 모두 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 유리판 성형장치(10)는 상기 성형단(14) 이전에 상기 유리판(11)을 대기시키는 준비단(12)과, 상기 준비단(12)의 유리판을 전달받아 성형 전, 미리 가열하는 예열단(13)과, 상기 성형단(14) 이후에 성형 공정한 상기 유리판(11)을 냉각하는 냉각단(15)을 더 포함할 수 있다. 이 때, 준비단(12)과 냉각단(15)은 복수로 구비될 수 있다.
준비단(12)은 이동 장치에 의해 옮겨진 유리판(11)이 성형을 위해 대기하는 곳이다. 유리판(11)은 이송장치(미도시)에 의해 이동하는 이송와이어(51b)의 상단에 위치하여 준비단(12)부터 예열단(13), 성형단(14)을 거쳐 복수개의 냉각단(15)까지 유리판 성형장치(10)의 길이방향으로 인라인 이송된다.
성형단(14)은 상단 성형기(20)와 하단 성형기(30)로 구성되는데, 상단 성형기(20)는 가열유닛(22) 및 가열유닛(22) 하단에 위치하여 유리판(11)에 성형 모양을 형성시키는 상부금형(21)으로 이루어진다.
또한, 하단 성형기(30)는 유리판(11)의 하단에 위치하여 유리판(11)에 성형 모양을 형성시키는 하부금형(31), 하부금형(31) 하단에서 하부금형(31)의 가압성형 동작을 제어하는 하부금형 구동유닛(31a)으로 이루어지되, 가압성형은 진공성형인 것이 바람직하다.
하부금형 구동유닛(31a)의 하단에는 발열체로 이루어진 가열유닛(35)이 위치하고 가열유닛(35)의 하단에는 냉각유닛(32)이 위치할 수 있다.
냉각유닛(32)은 상부금형(21)보다 하부금형(31)의 온도를 300℃ 내지 500℃ 정도 상대적으로 낮게 유지하기 위한 것이다. 따라서, 금속재질의 냉각회로(33) 및 상기 냉각회로(33)를 통과하는 냉각수(미도시)로 구성될 수 있다. 냉각회로(33)는 일반적으로 사출기용 금형에서 사용되는 냉각회로로 구성되고, PID(Proportional Integral Differential) 방식에 의해 제어된다.
냉각방식은 냉각회로(33)에 냉각수를 통과시킴으로써 하부금형(31)의 온도를 낮출 수 있다.
이 때, 냉각유닛(32)은 냉각회로(33)를 통과하는 냉각수의 순환을 위해 복수개의 밸브(34a, 34b)를 구비할 수 있다.
따라서, 냉각유닛(32)의 외부에 위치한 외부 냉각장치(36)에 의해 냉각된 냉각수를 투입밸브(34a)로 투입시키고, 투입된 냉각수가 냉각회로(33)를 통과하면서 가열되면 배출밸브(34b)로 배출시킬 수 있다. 외부 냉각장치(36)로는 바람직하게는 칠러(Chiller)이나, 물을 냉각할 수 있는 장치이면 모두 가능하다.
본 발명에 따른 유리판 성형장치(10)의 성형단(14)은 준비단(12)에 위치한 유리판(11)이 성형단(14)으로 이송되어 정위치 하는 단계, 상기 유리판(11)의 하부에 위치하는 하부금형(31)을 포함하는 하단 성형기(30)가 상승하여 상기 유리판(11)의 하부에 위치하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 유리판(11)의 상부에 위치하는 상부금형(21)을 포함하는 상단 성형기(20)가 하강하여 상기 유리판(11)의 상부에 위치하는 단계, 상기 상단 성형기(20)는 가열유닛(22)에 의해 온도가 900℃ 내지 1100℃로 유지되고 상기 하단 성형기(30)는 가열유닛(35) 및 냉각유닛(32)에 의해 온도가 500℃ 내지 700℃로 유지되며, 상기 유리판(11)이 상기 하단 성형기(30) 및 상단 성형기(20)에 의해 가압성형되는 단계를 포함한다.
더하여, 상기 상단 성형기(20)가 상승하는 단계 및 상기 하단 성형기(30)가 하강하는 단계를 포함하여 유리판(11)을 성형한다.
상기 유리판(11)은 이송와이어(51b)에 의해 준비단(12)에서 성형단(14)으로 이송되고, 성형 후, 냉각단(15)까지 유리판 성형장치(10)의 길이방향을 따라 인라인 이송된다.
하부금형(31)에는 유리판(11)을 이송시키는 상기 이송와이어(51b)가 위치하는 홈부(54)를 구비한다. 따라서, 유리판(11)의 성형 전과 후의 이송이 용이한 효과가 있다.
상단 성형기(20) 및 상기 하단 성형기(30)는 각각의 승하강 장치(52a, 52b)에 의해 수직방향으로 이동된다. 상단 성형기(20)는 바람직하게는 일측면에 구비된 클램핑 장치(52a)에 의해 수직이동되고 하단 성형기(30)는 일측면에 구비된 승하강 제어부(52b)에 의해 수직이동하나, 이에 한정하지는 않는다.
하단 성형기(30)가 상기 가열유닛(35) 및 상기 냉각유닛(32)에 의해 온도가 500℃ 내지 700℃로 유지되는 단계는 상기 냉각유닛(32) 내에 위치한 냉각회로에 물을 통과시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 물은 외부에 위치한 냉각장치에 의해 냉각되어 밸브에 의해 냉각유닛 내로 투입되며 냉각회로를 냉각시킨 후, 가열된 물은 다시 밸브로 배출된다.
유리판(11)을 가압성형하는 단계에서는, 바람직하게는 석션(진공흡입)장치를 이용한 진공성형 방법이 이용된다.
상단 성형기(20)는 가열유닛(22)에 의해 900℃ 내지 1100℃의 온도로 가열되나, 바람직하게는 1000℃로 유지되고, 상기 하단 성형기(30)는 가열유닛(35) 및 냉각유닛(32)에 의해 500℃ 내지 700℃의 온도로 가열되나, 바람직하게는 600℃로 유지된다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 특정 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기 설명한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변형 및 변경 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 유리판 성형장치 11: 유리판
12: 준비단 13: 예열단
14: 성형단 15: 냉각단
20: 상단 성형기 21: 상부금형
22, 35: 가열유닛 30: 하단 성형기
31: 하부금형 31a: 하부금형 구동유닛
32: 냉각유닛 33: 냉각회로
34a: 투입밸브 34b: 배출밸브
36: 외부 냉각장치 51b: 이송와이어
52a: 상단 승하강장치 52b: 하단 승하강장치
54: 이송와이어 홈부

Claims (19)

  1. 유리판의 하부에 위치되고, 상부가 오목한 곡면 형상으로 형성되어 상기 유리판을 가압하는 하부금형을 포함하는 하단 성형기;
    상기 하부금형과 상기 유리판의 상부에 위치되어 상기 하부금형과 함께 상기 유리판을 가압하고, 상기 유리판을 가압하는 하부가 볼록한 곡면 형상으로 형성되는 상부금형을 포함하는 상단 성형기;를 포함하는 성형단에 있어서,
    상기 하단 성형기와 상기 상단 성형기는 상기 유리판을 성형하기 위한 가열유닛을 구비하고,
    상기 하단 성형기는 상기 상단 성형기보다 낮은 온도를 유지하기 위해 상기 가열유닛 하단에 냉각유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리판 성형장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유리판 성형장치는 상기 성형단 이전에 상기 유리판을 대기시키는 준비단;과, 상기 성형단 이후에 성형 공정한 상기 유리판을 냉각하는 냉각단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리판 성형장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 상단 성형기는 상기 가열유닛의 발열체를 이용해 900℃ 내지 1100℃의 온도로 상기 유리판을 가열하는 것을 특징으로 하는 유리판 성형장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 상단 성형기는 일측면에 상단 승하강장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 유리판 성형장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 하단 성형기는 상기 하부금형과 상기 가열유닛 사이에 위치하고, 상기 유리판의 가압성형을 제어하는 하부금형 구동유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리판 성형장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 유리판을 이송시키는 이송와이어를 더 포함하고 상기 하부금형에는 상기 이송와이어가 위치하는 홈부를 구비하는 것을 특징으로 하는 유리판 성형장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 하단 성형기는 상기 가열유닛의 발열체를 이용해 500℃ 내지 700℃의 온도로 상기 유리판을 가열하는 것을 특징으로 하는 유리판 성형장치.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각유닛은 금속재질의 냉각회로 및 상기 냉각회로를 통과하는 물로 구성되고 상기 냉각유닛은 상기 냉각회로를 통과하는 상기 물을 투입하고 배출시키는 복수개의 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 유리판 성형장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 냉각유닛의 상기 물은 외부에 위치한 냉각장치에 의해 냉각되어 상기 냉각유닛으로 투입되는 것을 특징으로 하는 유리판 성형장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 냉각유닛의 상기 냉각회로는 PID(Proportional Integral Differential) 방식에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 유리판 성형장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 하단 성형기는 일측면에 하단 승하강장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 유리판 성형장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 하단 승하강장치는 승하강 제어부를 이용해 상기 하단 성형기를 수직 이동시키는 것을 특징으로 하는 유리판 성형장치.
  14. 준비단에 위치한 유리판이 성형단으로 이송되어 정위치 하는 단계;
    상기 유리판의 하부에 위치하는 하부금형을 포함하는 하단 성형기가 상승하여 상기 유리판의 하부에 위치하는 단계;
    상기 유리판의 상부에 위치하는 상부금형을 포함하는 상단 성형기가 하강하여 상기 유리판의 상부에 위치하는 단계;
    상기 상단 성형기는 가열유닛에 의해 온도가 900℃ 내지 1100℃로 유지되고 상기 하단 성형기는 가열유닛 및 냉각유닛에 의해 온도가 500℃ 내지 700℃로 유지되며, 상기 유리판이 상기 하단 성형기 및 상단 성형기에 의해 가압성형되는 단계;
    상기 상단 성형기가 상승하는 단계;
    및 상기 하단 성형기가 하강하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리판 성형방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 성형된 유리판이 냉각단으로 이송되는 단계; 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리판 성형방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 하단 성형기가 상기 가열유닛 및 상기 냉각유닛에 의해 온도가 500℃ 내지 700℃로 유지되는 단계는 상기 냉각유닛 내에 위치한 냉각회로에 물을 통과시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리판 성형방법.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 성형단 이후에 성형 공정한 유리판을 냉각하는 냉각단을 더 포함하고,
    상기 유리판은 이송와이어에 의해 상기 준비단부터 상기 냉각단까지 유리판 성형장치의 길이방향으로 인라인 이송되는 것을 특징으로 하는 유리판 성형방법.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 상단 성형기 및 상기 하단 성형기는 각각의 승하강 장치에 의해 수직방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 유리판 성형방법.
  19. 제 14항에 있어서,
    상기 유리판의 상기 가압성형은 진공성형인 것을 특징으로 하는 유리판 성형방법.
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