KR101653194B1 - 유리성형용 롤러장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유리성형용 롤러장치 및 이를 이용한 유리성형방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가열된 판유리가 서로 다른 곡률반경을 갖는 롤러들 상부를 이송하면서 자중에 의해 스스로 곡면이 형성되는 롤러장치 및 성형방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 유리성형용 롤러장치는, 성형구간에 구비되는 것으로 가운데 부분으로 갈수록 직경이 작아지는 음(-)의 곡률을 갖고, 회전에 의해 가열된 판유리를 이송하면서 자중에 의해 곡면 성형하는 다수의 제1하부롤러; 및 상기 곡면 성형된 유리를 냉각하는 강화구간에 구비되는 것으로 성형하고자 하는 유리와 같은 음(-)의 곡률을 갖고, 회전에 의해 곡면 성형된 유리를 이송시키는 다수의 제2하부롤러; 를 포함하여 구성된다.

Description

유리성형용 롤러장치 {Glass forming roller apparatus}

본 발명은 유리성형용 롤러장치 및 이를 이용한 유리성형방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가열된 판유리가 서로 다른 곡률반경을 갖는 롤러들 상부를 이송하면서 자중에 의해 스스로 곡면이 형성되는 롤러장치 및 성형방법에 관한 것이다.

일반적으로 각종 전자제품 및 자동차 등에 적용되는 곡면유리제품은 판유리제품과 달리 곡면 형상의 규격에 맞추어 재단된 판유리를 금형수단을 이용하여 열변형시켜 성형하여 제작한다.

이때 금형수단은 성형을 위한 상부금형부 및 하부금형부를 구비하며, 상부금형부 및 하부금형부 사이에 가공을 위해 절단된 유리를 배치하고, 절단된 유리의 가공부분에만 열을 가하고 프레스 가압처리하여 원하는 곡면 등의 형상을 만드는 방법이 사용되고 있다.

즉, 종래에는 곡면 유리제품을 생산하기 위해 성형몰드를 만들어 열처리하고, 프레스로 찍은 후 강화구에서 곡면이 형성된 유리를 냉각시켜 생산하였으나, 유리의 특정부분에만 열을 가함으로써 유리가 휘거나 잘 깨지며 특히, 원하는 곡률이 정확하게 형성되지 않고 상부로 만곡된 유리의 테두리 부위에 처짐 현상이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 종래에는 복수의 롤러의 곡률 배치에 의해(복수의 롤러가 가운데 부분이 아래로 라운드지게 배치됨) 곡면 가공 강화로를 통과하여 가열된 판유리가 곡률이 작은 형태로 배치된 롤러에서부터 순차적으로 곡률이 큰 형태로 배치된 롤러들 사이로 이동하면서 자중으로 곡면 유리제품을 생산하는 방식이 개시되어 있으나, 이 방식 역시 원하는 곡률이 정확하게 형성되지 않고 상부로 만곡된 유리의 테두리 부위에 처짐 현상이 발생하는 문제점이 있었다.

특히 이 방식은 판유리가 길이 반대방향으로 투입되어 이송되는 바, 상기 판유리에 홀이 형성된 경우, 홀이 형성된 부위의 길이 반대방향 양측이 홀이 형성되지 않은 타부위에 비해 힘을 받을 수 없어 원하는 곡률 형상을 얻는 것이 쉽지 않은 문제점이 있었다.

등록번호 제10-0848029호(등록일자 2008년07월17일) 공개번호 특2003-0043625(공개일자 2003년06월02일)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 가열된 판유리가 서로 다른 곡률반경을 갖는 롤러들 상부를 이동하면서 자중에 의해 스스로 곡이 만들어지도록 하고 동일한 곡률반경을 갖는 롤러가 구비된 강화구간에서 곡이 완성되도록 함으로써, 원하는 곡률을 정확하게 형성할 수 있고 상부로 만곡된 테두리 부위의 처짐 현상을 방지할 수 있는 유리성형용 롤러장치 및 이를 이용한 유리성형방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 유리성형용 롤러장치는, 성형구간에 구비되는 것으로 가운데 부분으로 갈수록 직경이 작아지는 음(-)의 곡률을 갖고, 회전에 의해 가열된 판유리를 이송하면서 자중에 의해 곡면 성형하는 다수의 제1하부롤러; 및

상기 곡면 성형된 유리를 냉각하는 강화구간에 구비되는 것으로 성형하고자 하는 유리와 같은 음(-)의 곡률을 갖고, 회전에 의해 곡면 성형된 유리를 이송시키는 다수의 제2하부롤러; 를

포함하여 구성된다.

또한, 상기 제1하부롤러는 이송방향을 따라 곡률반경이 갈수록 작아지게 배치되고, 제2하부롤러는 이송방향에 관계없이 곡률반경이 동일하게 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1하부롤러와 대응되는 상부에 구비되는 것으로 가운데 부분으로 갈수록 직경이 커지는 양(+)의 곡률을 갖고, 이송방향에 관계없이 곡률반경이 동일하게 배치되어 이송되는 유리를 상부에서 지지하는 제1상부롤러가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2하부롤러와 대응되는 상부에 대응되게 구비되는 것으로 가운데 부분으로 갈수록 직경이 커지는 양(+)의 곡률을 갖고, 이송방향에 관계없이 곡률반경이 동일하게 배치되어 이송되는 유리를 상부에서 지지하는 제2상부롤러가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 제2상부롤러는 제2하부롤러와 대응되는 형상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 유리성형방법은, (a) 소정 크기로 절단된 판유리를 가열하는 단계;

(b) 가운데 부분으로 갈수록 직경이 작아지는 음(-)의 곡률을 갖고 이송방향을 따라 곡률반경이 점점 더 작아지게 배치되는 제1하부롤러를 따라 가열된 판유리가 이송하면서, 자중에 의해 점점 더 곡률이 커지게 곡면을 형성하는 단계; 및

(c) 성형하고자 하는 유리와 같은 음(-)의 곡률을 갖고 이송방향에 관계없이 곡률반경이 동일하게 배치되는 제2하부롤러를 따라 곡면 성형된 유리가 이송하면서, 곡면 성형된 유리의 상하면에 풍압을 분사하여 냉각하는 단계; 를

포함하여 구성된다.

그리고 상기 (b)단계와 (c)단계에서 유리를 제1하부롤러와 제2하부롤러의 상부에 길이방향으로 투입하여 이송하는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제의 해결 수단에 의하면, 가열된 판유리가 서로 다른 곡률반경을 갖는 롤러들 상부를 이동하면서 자중에 의해 스스로 곡이 만들어지도록 하고 동일한 곡률반경을 갖는 롤러가 구비된 강화구간에서 곡이 완성되도록 함으로써, 원하는 곡률을 정확하게 형성할 수 있고 상부로 만곡된 테두리 부위의 처짐 현상을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유리성형용 롤러장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 측면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 성형구간과 강화구간 하부롤러를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 성형구간과 강화구간의 상하부롤러의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1에 나타낸 강화구간의 다른 실시예를 나타내는 일부 정면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유리성형방법을 나타내는 순서도이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유리성형용 롤러장치의 평면도이고, 도 2는 도 1의 측면도이며, 도 3은 도 1에 나타낸 성형구간과 강화구간 하부롤러를 나타내는 평면도이며, 도 4는 도 1에 나타낸 성형구간과 강화구간의 상하부롤러의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 유리성형용 롤러장치(100)의 롤러(210,220,310,320,420)는 성형구간(200), 강화구간(300) 및 검사구간(400)에 따라 그 형상이 서로 다르고, 성형구간(200)에서는 배치순서(이송방향)에 따라 하부롤러(220)의 곡률반경이 다르다.

상기 성형구간(200)의 앞 단에는 미도시된 가열구간이 형성되어 곡면 성형을 위한 판유리가 이송 컨베이어 상부에 올려져 이송되면서 700℃ 전후의 열에 의해 가열된다.

상기 성형구간(200)은 가열된 판유리가 곡률반경이 다르게 형성된 하부롤러(200)를 따라 이송하면서 자중에 의해 스스로 곡면이 형성되는 구간으로, 각 하부롤러(220)는 가운데 부분으로 갈수록 직경이 작아지는 오목한 형상의 음(-)의 곡률을 갖도록 형성되되, 이송방향을 따라 곡률반경(R)이 큰 하부롤러(220)에서부터 점점 곡률반경(R)이 작은 하부롤러(210)로 배치되어 성형구간(200) 종단부로 갈수록 하부롤러(220) 가운데 부분의 지름은 작아진다.

예를 들어 도 3에서 하부롤러 3의 곡률반경(R)은 18,000이고, 4의 곡률반경은 9,000, 5의 곡률반경은 6,000, 6의 곡률반경은 4,500, 7의 곡률반경은 3,600이다.

결국, 성형구간(200) 제일 종단부의 하부롤러(220)는 원하는 판유리의 곡률을 얻을 수 있는 곡률반경을 갖는다.

이 곡률반경(R)은 굽은 선이나 굽은 면의 굽은 정도를 나타내는 값 즉, 곡률의 역수로 작은 원 형태일수록 곡률반경은 커지고, 큰 원 형태일수록 곡률반경은 작아진다.

이와 같이 이송방향을 따라 곡률반경이 점점 더 작아지는 하부롤러(220)를 배치하여 가열된 판유리가 그 상부를 이송되게 함으로써 자중에 의해 점점 더 곡률이 커지게 성형된다.

또한, 상기 성형구간(200)의 하부롤러(220) 상부에 대응되게 배치되는 각 상부롤러(210)는 가운데 부분으로 갈수록 직경이 커지는 볼록한 형상의 양(+)의 곡률을 갖고, 이송방향에 관계없이 모두 동일한 곡률반경을 갖게 형성되되, 이때 상부롤러(200)는 성형구간(200) 제일 종단부의 하부롤러(220)와 대응되는 형상을 갖는다.

상기 상부롤러(210)는 하부롤러(220)의 상부를 따라 이송되는 유리를 상부에서 움직이지 않도록 지지한다.

상기 강화구간(300)은 동일한 곡률반경을 갖는 다수의 하부롤러(320)를 따라 곡면 성형된 유리가 이송하면서 풍압에 의해 냉각되어 곡면이 완성되는 구간으로, 각 하부롤러(320)는 가운데 부분으로 갈수록 직경이 작아지는 오목한 형상의 음(-)의 곡률을 갖되, 유리의 얻고자 곡률과 같은 곡률을 갖는다.

이와 같이 강화구간(300)의 하부롤러(320)가, 유리와 같은 곡률을 갖도록 형성되어 유리의 변형이 일어나지 않으며 종래 문제가 되었던 처짐 현상을 방지할 수 있다.

검사구간(400)은 육안으로 완성된 곡유리 제품의 외관 등을 검사하는 구간으로, 동일한 직경을 갖는 다수의 이송롤러(420)로 이루어진다.

상기한 각 구간(200,300,400)에서 롤러(210,220,310,320,420)는 모터(250)의 회전력을 감속기, 풀리(230,330,430) 및 벨트(240,340,440)와 같은 동력전달수단으로부터 전달받아 회전하면서 유리를 이송시킨다.

상기 성형구간(200)에서 하부롤러(220)는 도 4에 도시한 바와 같이, 풀리(230)에 끼워지는 양단의 끼움부(222), 상기 끼움부(222)와 오목부(226)를 연결하는 연결부(224) 및 가운데가 오목한 형상의 음(-)의 곡률을 갖고 가열된 판유리가 상부에 얹어지는 오목부(226)로 이루어진다.

또한, 상부롤러(210)는 풀리(230)에 끼워지는 양단의 끼움부(212), 상기 끼움부(212)와 볼록부(216)를 연결하는 연결부(214) 및 가운데가 볼록한 형상의 양(+)의 곡률을 갖고 하부롤러(220)를 따라 이송하는 가열된 판유리를 상부에 지지하는 볼록부(216)로 이루어진다.

이러한 하부롤러와 상부롤러의 구조는 강화구간(300)에서의 하부롤러(320)나 후술하는 상부롤러(310)에 있어서도 동일한 구조를 갖는다.

도 5는 도 1에 나타낸 강화구간의 다른 실시예를 나타내는 일부 정면도이다.

상기 강화구간(300)에서는 높은 풍압을 곡면 성형된 유리(500)에 분사하여 유리(500)를 냉각시키는 바, 이를 위해 강화구간(300)의 상하부에 높은 풍압을 분사하기 위한 다수의 에어 분사구(360,350)가 소정간격을 두고 배치되어 이때 높은 풍압에 의해 유리(500)가 흔들려 변형되는 것을 방지하기 위해 하부롤러(320)에 올려진 곡면 성형된 유리(500)의 상부에 상부롤러(310)가 하부롤러(320)와 대응되게 배치된다.

상기 상부롤러(310)는 가운데 부분으로 갈수록 직경이 커지는 볼록한 형상의 양(+)의 곡률을 갖고, 이송방향에 관계없이 모두 동일한 곡률반경을 갖게 형성되되, 이때 상부롤러(310)는 강화구간(300)의 하부롤러(320)와 대응되는 형상을 한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유리성형방법을 나타내는 순서도이다.

먼저, 판유리를 가열하기 전에 대형 판유리를 제품사이즈별로 절단하고, 절단시 생긴 측면 테두리의 날카로운 단면을 CNC 면취기를 이용하여 연삭 가공한다.

다음 연삭 가공된 판유리를 세척한 후, 소정 크기의 판유리를 가열구간에 길이방향으로 투입하여 이송롤러에 의해 이송시키면서 가열수단에 의해 약 700℃ 온도로 가열한다(S602).

이때 가열구간을 예를 들어 22m 길이의 연속 가열구간으로 만들어 이송롤러에 의해 약 60~80㎜/s 속도로 연속으로 지나가면서 가열시킨다.

이때 연속 가열구간의 온도는 670~710℃가 바람직하고 더 바람직하게는 680~690℃이다.

이와 같이 소정 크기의 판유리가 연속 가열구간을 거치면 기존 예열구간, 가열구간의 2단계 가열방식보다 고르게 가열된다.

다음 가열된 판유리를 성형구간(200)에 길이방향으로 투입해서 이송방향을 따라 곡률반경이 점점 더 작아지게 배치되는 하부롤러(220)를 따라 이송하면서, 그 하부롤러(220)와 대응되는 상부롤러(210)에 의해 지지되게 함으로써 자중에 의해 점점 더 곡률이 커지게 판유리의 곡면을 형성한다(S604).

다음 곡면 성형된 유리(500)를 강화구간(300)에 길이방향으로 투입해서 유리의 곡면과 같은 곡면을 갖는 하부롤러(320)를 따라 이송하면서, 블러워(blower)에 연결된 에어 분사구(350,360)를 통해 강한 풍압을 곡면 성형된 유리(500)의 상하면에 분사하면 냉각이 되면서 고강도의 강화유리가 된다(S606).

이때 상기 강한 풍압에 의해 유리가 흔들려 변형이 발생하지 않도록 하부롤러(320)와 대응되는 상부에 상부롤러(310)를 배치하여 유리(500)를 지지하는 것이 바람직하다.

이때 강화구간(300)을 급냉구간과 서냉구간으로 나누어 ?칭(quenching)할 수 있는 바, 먼저 급냉구간에서는 예를 들어 800마력의 블러워(blower)에 연결된 에어 분사구(350,360)를 통해 1,000mmAq의 강한 풍압을 곡면 성형된 유리(500)의 상하면에 분사하여 급냉하며, 다음 서냉구간에서는 예를 들어 200마력의 블러워에 연결된 에어 분사구(350,360)를 통해 400mmAq의 풍압을 급냉된 유리(500)의 상하면에 분사하여 1차로 서냉하고, 다시 50마력의 블러워에 연결된 에어 분사구(350,360)를 통해 1000mmAq의 풍압을 1차 서냉된 유리(500)의 상하면에서 분사하여 2차로 서냉할 수 있다.

즉, 서냉구간에서는 구간을 다시 2개 이상으로 나누어 뒤 구간으로 갈수록 낮은 풍압을 분사할 수 있다.

이와 같이 성형구간(200)과 강화구간(300)에서 유리(500)를 길이방향으로 투입하는 경우, 유리에 홀이 형성되어 있더라도 홀이 형성된 양측면에서 힘을 받게 되어 원하는 곡률을 갖는 유리를 제조할 수 있다.

이러한 단계를 거쳐 곡성형 유리가 제조되면 세척공정을 거친 후, 검사구간(400)의 이송롤러(420)를 따라 이송되면서 검사자가 육안으로 곡성형 유리 제품의 외관 등을 검사하고(S608), 이상이 없는 유리 제품에 한해 포장함으로써 곡유리가 완성된다(S610).

이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

100: 롤러장치 200: 성형구간
210,220,310,320,410: 롤러 230,330,430: 풀리
240,340,440: 벨트 250: 모터
300: 강화구간 350,360: 에어 분사구
400: 냉각구간 500: 유리

Claims (7)

1. 성형구간에 구비되는 것으로 가운데 부분으로 갈수록 직경이 작아지는 음(-)의 곡률을 갖고, 회전에 의해 가열된 판유리를 이송하면서 자중에 의해 곡면 성형하는 다수의 제1하부롤러;
   상기 제1하부롤러와 대응되는 상부에 구비되는 것으로 가운데 부분으로 갈수록 직경이 커지는 양(+)의 곡률을 갖고, 이송방향에 관계없이 곡률반경이 동일하게 배치되어 이송되는 판유리를 상부에서 지지하는 제1상부롤러;
   상기 곡면 성형된 판유리를 냉각하는 강화구간에 구비되는 것으로 성형하고자 하는 판유리와 같은 음(-)의 곡률을 갖고, 회전에 의해 곡면 성형된 판유리를 이송시키는 다수의 제2하부롤러; 및
   상기 제2하부롤러와 대응되는 상부에 제2하부롤러와 대응되는 형상으로 구비되는 것으로 가운데 부분으로 갈수록 직경이 커지는 양(+)의 곡률을 갖고, 이송방향에 관계없이 곡률반경이 동일하게 배치되어 이송되는 판유리를 상부에서 지지하는 제2상부롤러; 를 포함하되,
   상기 제1하부롤러는 이송방향을 따라 곡률반경이 갈수록 작아지게 배치되고, 제2하부롤러는 이송방향에 관계없이 곡률반경이 동일하게 배치되며,
   상기 제1,2하부롤러는 풀리에 끼워지는 양단의 끼움부, 상기 끼움부와 오목부를 연결하는 연결부, 및 가운데가 오목한 형상의 음(-)의 곡률을 갖고 판유리가 상부에 얹어지는 오목부로 이루어지고, 상기 제1,2상부롤러는 풀리에 끼워지는 양단의 끼움부, 상기 끼움부와 볼록부를 연결하는 연결부, 및 가운데가 볼록한 형상의 양(+)의 곡률을 갖고 판유리를 상부에서 지지하는 볼록부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리성형용 롤러장치.
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